Электрическое умножающее устройство

Электрическое умножающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

фо 1 041 37.

Класс 42d, 4

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А. А. Фельдбаум и Л. Н. Фицнер

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УМНО)КАЮЩЕЕ УСТГОЙСТВО

Заявлено 3 сентяоря 1952 г. за № 3559/453150 в Министерство машиностроения и приборостроения СССР

Предметом изобретения является электрическое умножающее устройство, предназначенное для перемножения с высокой точностью двух входных величин, заданных в виде электрических напряжений. Выходной величиной умножающего устройства является также электрическое напряжение, пропорциональное произведению указанных входных величин.

Отличительной особенностью данного умножающего устройства является повышенная точность умножения, которая достигается путем применения блоков «грубой» и «точной» систем, первый из которых — релейно-потенциометрического типа — с рядом фиксированных значений одного из сомножителей осуществляет умножение одного из сомножителей на основную часть второго. При этом вычисляется

«грубо» величина произведения. Второй блок — безынерционный электронного типа — осуществляет умножение первого сомножителя на добавочную часть второго, вычисляя при этом добавок, «уточняющий» произведение.

Данные умножающие устройства могут включать несколько видоизменений блока «грубой» системы. Для того, чтобы получить произведение одной из входных величин на несколько вторых входных величин, блок «грубой» системы выполняется в виде цепочки многоконтактных реле.

Для перемножения быстроменяю:щихся величин для «грубого» умножения применяется вместо релейнопотенциометрического электронное множительное устройство.

С целью компенсации пиков во входном напряжении, возникающих при переходе с одного диапазона входного напряжения на другой, для «грубого» умножения применены реверсивные искатели или следящие системы вместо релейно-потенциометрического блока

На фиг. 1 дана принципиальная схема умножающего устройства; на фиг.

2 — электрическая схема умножающего устройства, в котором «грубая» система выполнена в виде цепочки многоконтактных реле, а «точная» — в виде умножающего блока время-импульсного типа; на фиг. 3 — схема электронного ключа компенсационного типа для переключения напряжений в блоке

«грубой» системы; на фиг. 4 приведена схема умножающего устройства, в котором в качестве блока «грубой» системы используется реверсивный искатель.

Согласно схеме на фиг. 1, одна из входных величин Х, представляется в виде двух слагаемых Х, и Х,. Пер№ 104137 вое основное из слагаемых Х, с помощью релейного потенциометрического умножающего блока с высокой точностью умножается на вторую входную величину Х,. Полученное произведение

Х1.Х, подается на выходной суммирующий усилитель.

Второе слагаемое 15Х усиливается в с раз с помощью масштабного усилителя и умножается на Х, с помощью электронного безынерционного умножающего блока. Выходное напряжение электронного умножающего блока делится на величину с, равную коэффициенту усиления масштабного усилителя, и подается на выходной суммирующий усилитель. Благодаря 1акому способу включения погрешность электронного умножающего блока уменьшается в с раз. Действительно, если обозначить погрешность электронного умножающего блока через 0, то напряжение на его выходе с учетом погрешности равно с Х1 Х2+о. Наделителе это напряжение уменьшится в о с раз и будет равным 5Х1.Х2+ —. Таким образом, погрешность умножающего устройства будет в с раз меньше погрешности электронного умножающего блока, если, конечно, не учитывать некоторую дополнительную малую по величине погрешность, возникающую в релейно-потенциометрическом умножающем блоке.

Представление одной из входных величин Х, в виде двух слагаемых Х, и

1Х1 осуществляется с помощью электромеханического либо электронного переключателей, которые автоматическиотыскивают позицию, соответствующую напряжению Х,. Последнее соответствует одному из ряда фиксированных значений напряжения, заданных заранее и охватывающих весь диапазон изменения входной величины

Второе слагаемое Х1 получают путем вычитания из истинного значения

Х, входного напряжения умножающего устройства ближайшего к нему фиксированного значения напряжения

Х,: >Х, =Хl Х,.

Если несколько усложнить схему .- а нного ми ажител ьн ого устройства, то с его помощью можно получить произведение одного из сомножителей на ряд других.

Пример соответствующей принципиальной схемы умножающего устройства для одновременного умножения одной величины на две других показан на фиг. 2, Здесь одна общая для двух произведений входная величина обозначена через Х„две другие величины — через Х, и X,.

Схема включает шесть усилителей

У вЂ”:У, постоянного тока. На входы этих усйлителей через входные суммирующие сопротивления Ro Ro1 R11 02> 12> 22> RP3> 13> 23> R33> 04> 114> 124> 134> 144> 1 05> R15> 25 135>

R4„, R подаются напряжения, пропорциональные одному из сомножителей, и фиксированные напряжения

U U5.

В выходных цепях усилителей включены реле P, P,. При таком соединении положение контактов реле Р0 определяется полярностью одного из сомножителей Х,, Реле Р, срабатывают в том случае, когда Х, ) 50 в, Реле

P срабатывают при Х, ) 25 в, однако, в том случае, когда Х, > 50 в срабатывает реле Р„которое по ключает ко входам усилителей У,—: — У5 напряжение U =50 в; в результате этого контакты реле Р, размыкаются.

При дальнейшем возрастании напряжения, когда разность Х,— 50 о 25 суммарное напряжение на усилителе

У, снова достигает величины, при которой срабатывает реле Р,.

Состояние реле в цепях усилителей

У3 У4 У5 так же как и в рассмотрен ном случае, зависит от значения входной величины Х, и от состояния реле, включенных на выходе входных суммирующих усилителей.

Контакты 4Р, —:--4Р. указанных реле подключают ко входной цепи усилителя У, (напряжение 100 в) через сопротивления R, 2R...16R, причем каждое из последующих сопротивлений вдвое больше предыдущего. На вход этого же усилителя через сопротивление подается сомножитель Х,. Усилитель У„генератор пилообразных напряжений ГПН, усилитель Т с выходным напряжением Uy, электронные ключи К,, К, К„К4 и относящиеся к ним сопротивления R„R„R„R4, RT являются элементами известной схемы умножающего время-импульсж 1О4137 ного блока. Этот блок умножает разность напряжений U, на второй сомножитель Х,. Разность напряжений U, образуется на выходе усилителя У, путем вычитания из напряжения, пропорционального первому сомножителю Х„ближайшего к нему фиксированного значения напряжения. Последнее образуется путем подключения с помощью контактов 4Р, —: —.--4Р, разных по величине входных сопротивлений R, 2R ... 16R к постоянному напряжению, равному 100 в.

Для обеспечения нормальной работы время-импульсного умножающего блока на вход усилителя У, также подается через сопротивление R» напряжение в 100 в. Произведение образуется на выходе усилителя У,. На вход этого усилителя через сопротивления R, 2R ... 16R подается напряжение, пропорциональное сомножителю

Х,. Напряжение на выходе У, зависит от коэффициента усиления усилителя, а последний, в свою очередь, определяется сопротивлением R, величинами параллельно включенных с помощью контактов 2Р, —: 2Р, входных сопротивлений R, 2R ... 16R и отношением времени, при котором ключ

К, проводит ток, к периоду колебаний генератора пилообразного напряжения ГПН (подробно схема времяимпульсного умножающего блока рассмотрена в описании к авт. св. № 89499) .

Как отмечалось выше, данный тип схем умножающих устройств позволяет сравнительно просто получать ripoизведения одного из сомножителей на ряд других, В схеме, представленной на фиг. 2, показано для примера получение произведения одной величины Х, на две других Х, и Х, . Первое произведение

У, = сХ,.Х, образуется на выходе усилителя У,, второе У, = сХ, Х, — на выходе усилителя У,.

С целью уменьшения скачков напряжения во время переключения контактов реле, в схему множительного устройства включены емкости С.

Знак выходного напряжения с усилителей У, и У, зависит от положения контактов 2Р, и ЗР, реле Р„включенного на выходе усилителя У,.

Вместо время-импульсного умножающего блока может быть включен любой другой электронный умножающий блок, например диодный и др.

Для того чтобы избежать ошибок, возникающих вследствие запаздывания в срабатывании контактов потенциометрического умножающего блока при быстроизменяющемся напряжении

Х,, целесообразно заменить потенциометрический умножающий блок на безынерционный электронный, примерная схема которого приведена на фиг. 3.

Эта схема может рассматриваться как безынерционный «контакт» или ключ высокой точности, на выходном напряжении которого не сказывается дрейф диода Д. Этот ключ управляется напряжением U, . Последнее, в свою очередь, может подаваться от соответствующего усилителя У, —: — У, (фиг. 2).

Когда U, ) 0 (оно велико омодулю), то диод Д заперт и величина Х, передается на усилитель У, без изменения знака через сопротивления R,, R,, R, .

Если же U; (О, то диод открывается и цепь обратной связи усилителя У замыкается. Теперь напряжение U авто-. матически (при большом коэффициенте усиления усилителя У ) поддержиг R» вается равным Х„.— -,.

Это эквивалентно замыканию контакта реле в схеме умножающего устройства на фиг. 2. Два идентичных звена подобного вида, расположенные на входах усилителей У, и У, (фиг. 2), заменят одно из реле P,—:-P, и его два контакта.

Для того чтобы компенсировать пики в выходном напряжении, возникающие при замыкании контактов релейного потенциометрического умножающего блока. его можно заменять реверсивным и искателями или следящими системами, соединенными с электронным умножающим блоком по схеме на фиг. 4.

На схеме обозначено:

Д„Д, — точные и равные между собой делители напряжения, соединенные с ламелями искателя;

-+- U — U — постоянные напряжения на входе одного из делителей напряжения;

У,, У.,, У,, У„ — операционные усилители, Р„, Є— поляризованные реле;

R,.(i =- 10, 20, 30 ...110) — сопротивления обратных связей усилителей;

УБ — умножающий блок (электронный);

ЭИ„ЭИ вЂ” электромагниты искателя.

На усилителе У,, суммируются напряжения с делителя напряжения Д,, принадлежащего искателю, который в данном случае является «грубой» частью системы, и с электронного умножающего блока УБ, которыи представляет собой «точную» часть системы. На вход усилителя У, подается напряжение, пропорциональное одному из сомножителей Х,, и напряжение с делителя Д,.

Если усиленная усилителем У, разность напряжений превысит значение напряжения срабатывания поляризованного реле Р„или Р, то последние своими контактами 1Р„или 1Р„ подключают к обмотке электромагнита реверсивного искателя ЭИ, или ЭИ, напряжен ие 2б в. Щетки Щ, и Щ, в этом случае передвигаются по ламелям, соединенным с делителями Д, и Д,. Направление вращения щеток искателя определяется полярностью выходного напряжения усилителя У;, Число отводов делителя Д, и Д, напряжения берется либо равным коэффициенту усиления усилителя У, (a следовательно, и коэффициенту ослабления усилителя У„, т. е.

К, = ", либо даженесколькоббль 1оо б шим этих коэффициентов.

Благодаря такому соотношению числа секций искателя и коэффициентов усиления и ослабления в тракте «точной» части системы, вследствие воздействия последней, пики напряжения на выходе усилителя У, в момент перехода ще1ок искателя с одной ламели на другую не возникают (щетки искателя в момент переключения должны перекрывать соседние ламели).

Предмет изобретения

1. Электрическое умножающее устройство, предназначенное для перемножения двух входных величин, заданных в виде электрических напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности умножения, применены умножающие блоки

«грубой» и «точной» систем, первый из которых — релейно-потенциометрического типа — с рядом фиксированных значений одного из сомножителей— осуществляет умножение одного сомножителя на основную часть второго, вычисляя при этом «грубо» величину произведения, а второй — безынерционный электронного типа осуществляет умножение первого сомножителя на добавочную часть второго, вычисляя при этом добавок, «уточняющий» произведение.

2. Умножающее устройство по п. 1, о т л ича ю щ е е с ятем, что, сцелью обеспечения возможности одновременного умножения одного из сомножителей на ряд других, указанное релейно-потенциометрическое устройство для «грубого» умножения выполнено на многоконтактных реле.

3. Видоизменение умножающего устройства по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью перемножения быстроизменяющихся величин, в нем для «грубого» умножения применено электронное множительное устройство вместо релейно-потенциометрического.

4. Видоизменение умножающего устройства поп. 1,отл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью компенсации пиков в выходном напряжении, возникающих при переходе с одного диапазона входного напряжения на другой, для

«грубого» умножения применены реверсивные искатели или следящие системы вместо релейно-потенциометрического блока.