Полигармонический синусно-косинусный генератор

О П И С А Н И Е 932511ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциапистическикРеспублик(22) Заявлено 08. ОМ. 80 (21) 2907229/18-2с присоединением заявки ЭЙ -(51)М. Кл. С 06 С 9/00 Гфеударетаанай кфмитет СССР иф делам изобретеиий и аткрцтийДата опубликования описания 01. 06.82(72) Автор изобретения А. Б. Лукашенокаа 17 Х,"."йРижский Краснознаменный институт инжене ов Ц;Б;,гражданской авиации ии. Ленинского коисодоиаИзобретение относится к аналоговым электромеханическим вычислительным устройствам, предназначено дляодновременного синхронного генерирования полигармонических сигналов,пропорциональных Функциям зЫ пю 1и соя пЫ 1, и может быть использовано в аппаратуре гармонического анализа для исследований частотных характеристик различных объектов актив.1 Оным способом, в частности при,изучении нестационарных характеристик моделей летательных аппаратов путем ихпродувок в аэродинамических трубахметодом вынужденных колебаний.35Известны синусно-косинусные генераторы электромеханического типа,например, синусно-косинусные потенциометры и вращающиеся трансформаторы 11,Недостатком известных генераторовявляется то, что для задач генериро- .вания полигармонических синусно-косинусных сигналов они требуют применения соответствующих механическихредукторов, вносящих в работу погрешности за счет люфтов, а также сложность конструктивной реализации придостаточно высоком порядке гармоникгенерируемых сигналов.Известны полигармонические синусно-косинусные генераторы с использованием таких элементов, как фоторезисторы 2.. К недостаткам их следует отнестисравнительную громоздкость конструктивного исполнения, а также сложность электрической схемы, что приводит к дополнительным погрешностям исоответственно к снижению точностиработы,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяфотоэлектрический генератор полигармонических сигналов, содержащий первый и второй преобразующие мосты,соединенные общей диагональю, к которой подключены выводы источника3 93251постоянного напряжения, другие диагонали первого и второго преобразующихмостов являются соответственно синусным и конусным выходами гармоникпервого порядка генератора, в двасмежных плеча каждого из преобразующих мостов включены фоторезисторы,прямоугольные светочувствительныеслои которых установлены встык одиннад другим в плоскости, параллельной 1 ооси вращения двух эксцентрично расоположенных под углом 90 непрозрачных модулирующих цилиндров, ось вращения связана с осью привода, причемфоторезисторы преобразующих мостовоптически связаны через модулирующиецилиндры с конденсатором, на оптичес. кой оси которого установлен осветительи множительный блок на фоторезистивных мостах, электрические входы которого соединены с соответствующими синусным и косинусным выходами гармоникпервого порядка генератора; а выходы которого являются синусными икосинусными выходами гармоник высших порядков генератора, кроме того, в него введены четыре источника света,попарно включенные в другие смежныеплечи первого и второго преобразующих мостов, причем каждый источниксвета оптически связан с фотореэисторами, включенными в соответствующиеплечи фоторезистивных мостов множительного блока 1 31.Недостатками генератора являютсяпогрешности за счет взаимовлиянияканалов генератора, а также сложностьего схемы иэ-за наличия таких дополнительных элементов, как сумматоры,не используемых активно непосредственно в операциях соответствующихфотоэлектрических преобразований, новносящих в его работу дополнительныепогрешности. Все это приводит к снижению точности работы генератора.Цель изобретения - повышение помехозащищенности при генерированииполигармонических синусно-косинусныхсигналов,Поставленная цель достигается тем,что в полигармоническом синусно-коси Онусном генераторе, содержащем механический эксцентриковый модулятор,ось вращения которого связана с осьюпривода, осветительный узел, состоящий из излучателя постоянной интенсив ности,. излучателей изменяемой интенсивности и выходного линейного конденсатора, и фоточувствительный узел,1 4фоторезисторы которого расположены попарно встык в плоскости, параллельной оси вращения механического эксцентрикового модулятора, экстремумы цилиндрических эксцентриков которого сдвинуты один относительно другого на угол 90 , первые две пары фотореозисторов фоточувствительного узла включены соответственно в смежные плечи, первого и второго преобразующих мостов и оптически связаны через механический эксцентриковый модулятор с выходом излучателя постоянной интенсивности, в другие плечи первого и второго преобразующих мостов включены излучатели изменяемой интенсивности, первые диагонали обоих преобразующих мостов подключены к соответствуюшим выходам источника постоянного напряжения, а вторые диаго- . нали являются соответственно синусным и косинусным выходами канала генерации первой гармоники, остальные пары фоторезисторов фоточувствительного узла включены в плечи каждой пары суммирующих мостов, первые диагонали которых подключены к соответствующим выходам источника постоянного напряжения, излучатели изменяемой интенсивности первого и второго преобразующихмостов оптически противофазно связаны с фоторезисторами соответствующих смежных плеч первой пары суммирующих мостов, вторые диагонали которых являются синусным и косинусным выхода-, ми канала. генерации второй гармоники, а вторые диагонали всех последующих пар суммирующих мостов являются синусными и косинусными выходами каналов генерации соответствующих высших гармоник, в канал .генерации каждой высшей гармоники, начиная со второй, кроме канала генерации последней высшей гармоники, введены по два осветительных моста, в смежные плечи которых включены два резистора и два излучателя изменяемой интенсивности, первые диагонали осветительных мостов подключены к соответствующим выходам источника постоянного напряжения, а вторые диагонали соединен с выходами каналов генерации соответствующей высшей гармоники, причем излучатели изменяемой интенсивности осветительных мостов расположены в осветительном узле и оптически противофазно связаны через механический эксцентриковый модулятор с фоторезисторами двух первых смежных плеч одного изпары суммирующих мостов и противофазно с фоторезисторами двух вторыхсмежных плеч другого из той же парысуммирующих мостов последующего канала генерации высшей гармоники. 5На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого полигармонического синусно-косинусного генератора; на фиг. 2 - расположение егоосновных узлов. модулятора, осветительч 0ного узла и фоточувствительного.функциональная схема генератора(фиг, 11 содержит в канале первой гармоники два преобразующих моста 1 и2 соответственно с фоторезисторами 153 - 6 и излучателями 7 - 10 изменяемой интенсивности в плечах, а в каждом последующем канале - один суммирующий мост 11 с фоторезисторами 1215 и другой суммирующий мост 16 с зофоторезисторами 17 - 20 в плечах и,кроме того, за исключением каналагармоники высшего порядка, два осветительных моста 21 и 22 с резисторами 23 - 26 и излучателями 27 - 30 25изменяемой интенсивности в плечах,связанных общими диагоналями с соответствующим суммирующим мостом 11или мостом 16, Входные диагоналивсех мостов подключены к выходам ЗОисточника пюстоянного напряжения 31,а выходные диагонали преобразующихмостов 1 и 2 и соответствующих суммирующих мостов 11 и 16 образуютсинусные и косинусные выходы генерируемых гармоник, которые выведенына общую панель выходов 32. Все фоторезисторы (фиг. 2) попарно размещены в фоточувствительном узле 33,который оптически связан через механический эксцентриковый модулятор34 с выходом осветительного узла 35,который состоит из излучателя 36постоянной интенсивности, излучателей7. - 10 и 27 - 30 изменяемой интенсивности и выходного линейного конденсатора 37, причем ось вращения механического эксцентрикового модуляторасвязана с осью привода 38,5 ОРабота полигармонического синуснокосинусного генератора осуществляется следующим образом,При вращении модулятора 34 с угловой скоростью Ы площади перекрытиясветочувствительных слЬев фоторезисторов будут изменяться по синусно-косинусным законам первой гармоники,например:(2) где 5 р - половина площади светочувствительного слоя фоторезистора.Известно, что в общем случае световой поток Р, падающий от излучателя на светочувствительный слой фоторезистора определяется следующим выражением:7=Е Я (3) где Е - освещенность излучателя;Б - освещаемая площадь светочувствительного слоя фоторезистора.Поэтому изменения световых потоков, подающих от излучателя 36 (Е= -сопят) на светочувствительные слои фоторезисторов мостов 1 и 2, будут пропорциональны синусно-косинусным функциям первой гармоники, что приводит к соответствующим изменениям сопротивлений фоторезисФоров, в частности:й + =йо+дй зхпы й; (4) , й (й) й +дй сова 1, (5) где 1 о - сопротивление фоторезистора при освещении половины его светочувствительного слоя.В результате этого сигналы, снимаемые с выходных диагоналей мостов 1 и 2, будут пропорциональны:ц(г) = лог; (6) Ц 2 = соИ, (7) и в итоге на выходе генератора получаем синусно-косинусные сигналы первой гармоники ( и = 1).. Кроме того, согласно изменениям сопротивлений фоторезисторов активных смежных плеч одной половины мостов 1 и 2, будут изменяться токи в пассивных смежных плечах другой половины этих мостов, что приводит к соответствующим изменениям освещенностей их излучателей, а именно:.Ете й)=Ео+дЕ опий", (8) Е, о (г) =Е,дЕ созе С, (9) где Г о - среднее значение освещенности излучателя. С учетом этого и принимая во внимание выражения (1), (2) и (3), изменения световых потоков, падающих на светочу вст вител ьные слои фоторез исторов мостов 11 и 12, приведут к следующим изменениям их сопротивлений:(21) 7в 2, =1,+Ь 1 (51 ПСд 1:соБсдй); (10)й,-й ДВ. (СОБбд 1БЗПСа 1);ЙД 1 Р (т.)=Й ЙАЙ(с 05(дйсомт.);г 01 о(51 п5 1 пи)(1 3)Особенностью изменения сопротивлений фото резисторов, образующих плец и0мостов 11 и 12, является то, что вмосте 11 приращения сопротивленийпротивоположных плеч имеют одни и теже знаки (синфазы), в то время какв мосте 12 разные знаки (противофазны) .Согласно условию равновесия моста постоянного тока (принимая вовнимание состояние высокоомности реального Фоторезисторного моста, а 20также его нагрузки - осветительногомоста) сигналы, снимаемые с выходных диагоналей мостов 11 и 12, будутпропорциональны:Ц(1) = К(г (й)К 5-Й ц (С)" 25ь Р Щ:- 51 п (т. с ОБ д +сОБ 1 О"Н51 псО 1=51 п 2 сд 1) (14)Ц 1 г =11 тда-118 (т)"39 (1):-СОБ И 1-51 П (д 1 Е= СО 51 (15)откуда видно, что мост 11 являетсясуммирующим, а мост 12 - разностным, при этом на выходе генератораполучаем синусно-косинусные сигналывторой гармоники (п=2).З 5Эти сигналы подаются также на входные диагонали осветительных мостов21 и 22 канала второй гармоники, чтоприводит к кратным изменениям освеЩенностей их излучателей:Ег 728 (С)=ЕоаЕ 51 П 2 И; (16)Е 29,3 о Ж=Е 0 фЬЕсОБ 2 и 1, (17)Аналогичным образом освещенностиизлучателей осветительных мостов 21и 22 канала предпоследней гармоники45(и) будут изменяться согласно следующим законам:МЕгт, гь И)=Е 1 аЕ51 п(п)ыг; (18)Е 29,50 (М Е БЕс 05(п)УС (19)и на выходе соответствующих суммирующего моста 11 и раэностного моста 1250канала высшей гармоники и получимсигналы, пропорциональные:-сОБ ПЫ 1. Таким образом, при вращении моду лятора 34 с угловой скоростью д на выходе генератора получаем электрические синусно- косинусные сигналы гармоники требуемого порядка с высокой степенью помехозащищенности, что обеспечивается электрической развязкой цепей отдельных каналов генератора за счет оптической связи между ними. Полигармонический синусно-косинусный генератор, содержащий механический эксцентриковый модулятор, ось вращения которого связана с осью привода, осветительный узел, состоящий из излучателя постоянной интенсивности, излучателей изменяемой интенсивности и выходного линейного конденсатора, и фоточувствительный узел, фотореэисторы которого расположены попарно встык в плоскости, параллельной оси вращения механического эксцентрикового модулятора, экстремумы цилиндрических эксцентриков которого сдвинуты один относительно другого на угол 90 , первые две пары Фоторезисторов Фоточувствительного угла включены соответственно в смежные плечи первого и второго преобразующих мостов и оп" тически связаны через механический эксцентриковый модулятор с выходом излучателя постоянной интенсивности, в другие плечи первого и второго преобразующих мостов включены соответствующие излучатели изменяемой интенсивности, первые диагонали обоих преобразующих мостов подключены к соответствующим выходам источника постоянного напряжения, а вторые диагонали являются соответственно синусным и косинусным выходами канала генерации первой гармоники, остальные пары Фото- резисторов фоточувствительного узла включены в плечи каждой пары суммирующих мостов, первые диагонали которых подключены к соответствующим выходам источника постоянного напряжения, излучатели изменяемой интенсивности первого и второго преобразующих мостов оптически противофазно связаны с фоторезисторами соответст-. вующих смежных плеч первой пары суммиоующих мостов, вторые диагонали которых являются синусным и косинус 1 ным выходами канала генерации второйгармоники, а вторые диагонали всехпоследующих пар суммирующих мостовявляются синусными и косинусными выходами каналов генерации соответствующих высших гармоник, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения помехозащищонности генератора, в канал генерации каждой высшейгармоники,. начиная со второй, кромеканала генерации последней высшей 1 огармоники, введены по два осветительных моста, в смежные плечи которыхвключены соответственно два резистора и два излучателя изменяемой интенсивности, первые диагонали освети" 15тельных мостов подключены к соответствующим выходам источника постоянногонапряжения а вторые диагонали соединены с выходами каналов генерациисоответствующей высшей гармоники, при 20чем излучатели изменяемой интенсив-. ности осветительных мостов расположены в осветительном узле и оптически противофазно связаны через механический эксцентриковый модулятор сфоторезисторами двух первых смежныхФплеч одного из пары суммирующих мостов и противофазно с фоторезисторами двух вторых смежных плеч другогоиз той же пары суммирующих мостовпоследующего канала генерации высшейгармоники.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Доброгурский С. О. Счетно-решающие устройства, И., "Иашиностроеяие", 1966,2. Авторское свидетельство СССРй 681565, кл. С 06.9/00, 1977.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2672811/2 М,кл. 6 06 й 9/00, 1978, 93251ПодлСССРий ое б. д, А ва л. Прое еет е ая, 4 а Редактор М. ТкачЗаказ 3786/70ВНИИПИ Гопо де113035 Моеыг 1 ьфилиал ППП СоставитТехрел 3Тираж 73ударствеам изобреква Ж 1 сПатент",ь ЮКозловФанта Корректор М. Косисн ного комите тений и отк г. Ужгород,