Арифметическое устройство

Арифметическое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 5269I4

Союз Советских

Сааиалистичесних

Реслуолик (61) Дополнитечьное к авг сви ву (22) Заявлено 11.11.74 (21) 2074063/24 (51) Ч. Кл G 06G 7/12

G 06G 9/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.76. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 10.12.76 (53) УДК 681.142(088.8) (72) Авторы изобретения

P. Д. Моцонашвили и E. П. Хлебин

Институт кибернетики АН Грузинской ССР (71) Заявитель е 1 а

ЪС (54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной и измерительной техники.

Известны арифметические устройства фотоэлектрического типа.

Одно из известных арифметических устройств состоит из двух делителей напряжения, каждый из которых представляет собой соединенные последовательно резистор и фоторезпстор. Первый и второй делители включены между шиной нулевого потенциала и входными напряжениями Е1 и Е> соответственно.

Средняя точка второго делителя напряжения соединена с одним входом дифференциального усилителя, на другой вход которого подается напряжение Е>. Выходное напряжение с дифференциального усилителя попадает на источник света с линейной характеристикой. Последний вместе с фоторезисторами представляет собой единую оптически связанную систему.

Средняя точка первого делителя является выходом схемы. Выходное напряжение пропорционально произведению Е1 и Е> и обратно пропорционально напряжению Ее, что ограничивает класс решаемых задач (1).

Другое устройство, предназначенное для деления электрических величин, содержит осветительную лампу и фотоэлектрический преобразователь с двумя фотоэлементами, а также продольную и поперечную пару электромагнитных катушек, в точке пересечения магнитных осей которых установлены на вращающейся оси магнит и два зеркала. Их поверхности отражения IIapaëëåëünû и направлены противоположно, причем фотоэлементы фотоэлектрического преобразователя размещены в поле отражения зеркал (2). Это устройство также решает ограниченный класс задач.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является множительно-делительное устройство, содержащее электромагнит и постоянный магнит, соответствующие цилиндрические полюсы которых расположены соосно и закрыты полыми каркасами с сиг15 нальными обмотками на концах. Одна из этих обмоток включена между шиной нулевого потенциала и нагрузочным резистором, соединенным с выходом устройства, а другие сигнальные обмотки — между соответствующими

20 входами устройства и шиной нулевого потенциала. В каждом каркасе выполнено отверстие, с одной стороны которого установлен источник света, а с другой — дифференциальный фоторезистор, причем средний вывод одного

25 из фоторезисторов связан с выходом устройства, фоторезисторы соединены параллельно и включены в мостовую схему сравнения, в противолежащие плечи которой подключены соответствующие источники постоянного напряже30 ния, соединенные разноименными выходами с

526914 шиной нулевого потенциала (3). Однако круг решаемых задач для этого устройства ограничен выражением 1 2 (. вых—

U5

Цель изобретения — расширение класса решаемых устройством задач.

Это достигается тем, что электромагнит выполнен с тремя полюсами, крайние из ко- 1О торых снабжены обмотками возбуждения, включенными между шиной нулевого потенциала и средним выводом соответствующих фоторезисторов.

На чертеже представлена схема предлагае- l5 мого арифметического устройства.

Устройство содержит электромагнит 1 со скобой 2 и тремя полюсами (кернами) 3, обмотки 4, 5 возбуждения на двух крайних полюсах, подвижные катушки (сигнальные об- 20 мотки) 6 — 11, расположенные на полых подвижных каркасах 12, 13 и 14, в которых выполнены отверстия 15, 16, 17, центрирующие гофрированные шайбы 18 — 23, постоянный магнит 24 с кольцевыми зазорами, дифференци- 25 альные фоторезисторы 25, 26, 27, источники

28 постоянного напряжения, источники 29, 30, 31 света, нагрузочный резистор 32, входнь!е клеммы 33 — 37 и выходную клемму 38.

Для размещения подвижных катушек 6 — 11 зо в кольцевых зазорах магнитов подвижные каркасы 12 — 14 крепятся на гофрированных центрирующих шайбах 18 — 23. Это обеспечивает малые продольные колебания подвижной системы и исключает поперечные. Источники З5

29 — 31 через отверстия 15 — 17 освещают дифференциальные фоторезисторы 25 — 27.

Фоторезисторы 25 — 27 крайними выводами соединены между собой, образуя мостовую схему сравнения. В ее противолежащие плечи 4О включены источники 28 постоянного напряжения, средний вывод которых заземлен. Средние выводы фоторезисторов 25 и 27 соединены с обмотками возбуждения 4, 5 электромагнита 1 соответственно, а фоторезистор 26 — с 45 нагрузочным резистором 32 и выходной клеммой 38. Нагрузочный резистор 32 включен последовательно с подвижной катушкой 10, Одни выводы катушек 6 — 11 соединены с клеммами 33 — 38, а вторые концы — с шиной ну- 5р левого потенциала (заземлены) .

Устройство содержит три компенсационные схемы. В двух из них сигнал обратной связи подается на параметрический вход, в третьей — на пассивный.

Работает устройство следующим образом.

При подключении входных напряжений к клеммам 36, 33, 38, 35, 34 через подвижные катушки 9, 6, 11, 8, 7 текут токи 11, 12, i3, 11, 4 соответственно. В результате протекания тока gp

4 через катушку 9 на каркас 12 действует продольная сила. Это приводит к смещению каркаса 12 и перераспределению освещенности фоторезистора 25. Электрический мост, образованный дифференциальным фоторезистором 25 65 (1) (2) (3) k,(В, — mB ) i, = kB,i„, й,(В, — тВ,) i, = A,Â, „

k5 5(81 + Bß) 5 AÖB5i855X) где В1 и Bz — магнитные индукции, обусловленные протеканием токов через обмотки 4 и

5 соответственно;

m — коэффициент, учитывающий влияние индукции В на подвижную катушку 6, а также индукции В> на катушку 8; Й1 — ke — коэффициенты пропорциональности, определяемые параметрами подвижных катушек 6 — 11. Определив из уравнений (1) и (2) значения В1 и

В2 и подставив их в уравнение (3) для выходного тока, получим (+ 11 (4)

/55(1+m) 1, 4 k< 54 j

При включении в цепи токов i1 — 4 резисторов Я1 — Re на выходной клемме 38 действует напряжение

5 5 R5k5 U5 ) В 11! R4k515

ВЫХ

R5ks (I + m) R1kgEg R5k

Аналогично, при протекании тока 1з через подвижную катушку 11 на каркас 14 действует продольная сила, приводящая к его смещению.

Освещенность фоторезистора 27 при этом перераспределяется. Электрический мост, образованный фоторезистором 27 и источниками 28 постоянного напряжения, разбалансируется.

В обмотке 5 возбуждения появляется такой ток электромагнита 1, при котором возникает индукция в кольцевом зазоре, приводящая к уравновешивающему действию на каркас 14.

Магнитные потоки, появляющиеся при протекании токов через обмотки 4, 5 возбуждения, замыкаются через центральный керн, В результате образуется магнитная индукция в кольцевом зазоре этого керна. При протекании тока 4 через подвижную катушку 7 происходит продольное смещение каркаса 13. Освещенность фоторезистора 26 при этом перераспределяется. Электрический мост, образованный фоторезистором 26, разбалансируется. Это вызывает протекание тока через подвижную катушку 10. Величина этого тока такова, что возникшая сила, действующая на подвижную катушку 10 в магнитном поле зазора постоянного магнита 24, оказывает уравновешивающее воздействие на каркас 13.

Если электромагнит 1 выполнен симметрично относительно центрального керна, условия компенсации продольных сил, действующих на каркасы 12 — 14, описываются следующими уравнениями

52()914

Подобрав резисторы R> — Л так, чтобы выполнялись условия

k1Къ kúК1 3744 küÊçü КВ 5 Йь В (I t m)ç запишем выражение (5) в виде 2 4/

Таким образом, устройство реализует операцию умножения входного напряжения на сумму двух членов, каждый член которого представляет отношение двух входных напряжений. При выполнении указанных операций устраняются погрешности, обусловленные нелинейной зависимостью магнитной индукции от тока возбуждения.

Для уменьшения статической ошибки допускается включение усилителей обратной связи в разрыв цепей средних точек фоторезисторов

25 — 27.

Формула изобретения

Арифметическое устройство, содержащее электромагнит и постоянный магнит, соответствующие цилиндрические полюсы которых расположены соосно и закрыты полыми каркасами, на концах которых размещены сигнальные обмотки, одна из которых включена между шиной нулевого потенциала и нагрузочным резистором, соединенным с выходом усгроиства, а другие сигнальные обмотки включены между соответствующими входами устройства и шиной нулевого потенциала, в каждом кар5 касе выполнено отверстие, с одной стороны которого установлен источник света, а с другой— дифференциальный фоторезистор, причем средний вывод одного из фоторезисторов соединен с выходом устройства, фоторезисторы соеди10 иены параллельно и включены в мостовую схему сравнения, в противолежащие плечи которой включены соответствующие источники постоянного напряжения, соединенные разноименными выходами с шиной нулевого потен15 циала, отл и ч а ющееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в нем электромагнит выполнен с тремя полюсами, крайние из которых снабжены обмотками возбуждения, включенными между шиной нулево20 го потенциала и средним выводом соответствующих фоторезисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США кл. 239 †1, № 3423579, 1969.

2. Авт. св., № 368613, кл. G 06д 7/16, 1971.

3. Авт. св., ¹ 265576, кл. G Обо 7/16, 1969. (прототип) .

Редактор И. Грузова

Составитель Ю. Козлов

Техред 3. Тараненко

Корректор Н. Аук

Заказ 2314/10 Изд. № 1650 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2