SU399876A1

SU399876A1 - In P TB ^ ls shp ^? T

Info

Publication number: SU399876A1
Application number: SU1657546A
Authority: SU
Inventors: А. А. Снегур С. Д. Лутов
Original assignee: Ордена Ленина институт кибернетики Украинской ССР
Priority date: 1971-05-18
Filing date: 1971-05-18
Publication date: 1973-10-03

Description

1one

Изобретение относитс к аналоговой вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при построении управл ющих устройств систем автоматического управлени непрерывными технологическими процессами, а также в электронных аналоговых вычислительных устройствах. Широкое распространение в аналоговой вычислительной технике получили функциональные множительные устройства на квадраторах дл осуществлени операции квадрировани , в которых используютс либо нелинейные элементы (тириты и др), либо диодные функциональные преобразователи , а также врем -импульсные множительные устройства.The invention relates to analog computing and automation and can be used in the construction of control devices for automatic control systems of continuous technological processes, as well as in electronic analog computing devices. Functional multiplying devices on quadgers for performing quadration, which use either nonlinear elements (tyrites, etc.) or diode functional converters, as well as time-pulse multiplying devices, are widely used in analog computing.

Однако сложность, невысока надежность, ограниченный срок службы и сравнительно высока стоимость делают их практически непригодными дл устройств управлени непрерывными технологическими процессами. Дл этой цели могут быть использованы известные множительные устройства на термочувствительных или оптронных элементах, построенные по принципу управлени коэффициентом передачи с помощью обратной св зи.However, the complexity, low reliability, limited service life and relatively high cost make them practically unsuitable for control devices with continuous technological processes. For this purpose, well-known multiplying devices based on thermosensitive or optocoupler elements can be used, based on the principle of controlling the transmission coefficient by means of feedback.

Множительное устройство на оптронных элементах, облада р дом преимуществ по сравнению с множительным устройством на термочувствительных элементах (отсутствиеA multiplying device based on optocoupler elements has several advantages compared to a multiplying device based on thermosensitive elements (no

22

вли ни второго сомножител на схему отработки первого сомножител , улучщение частотной характеристики), также как и последнее в услови х длительной непрерывнойinfluence of the second factor on the development of the first factor, improvement of the frequency response), as well as the latter under the conditions of long-term continuous

работы имеет невысокую точность из-за дрейфа «нул по входу отработки сомножител с помощью отрицательной обратной св зи.The work has a low accuracy due to the zero drift at the input of the working of the multiplier through negative feedback.

Дл повыщени точности работы при длительной непрерывной работе предлагаемоеTo improve the accuracy of work during long continuous work, the proposed

множительное устройство на оптронных элементах содержит подстроечный элемент и коммутирующие элементы, включенные на входах усилителей первого и второго сомножителей и на выходе усилител считывани the multiplying device on optocoupler elements contains a trimming element and switching elements included at the inputs of the amplifiers of the first and second factors and at the output of the reading amplifier

произведени , причем выход подстроечного элемента соединен со входом усилител первого сомножител , а его вход - с коммутирующим элементом на выходе усилител считывани произведени . В качестве подстроечного элемента может быть использован электрохимический модул тор света (ЭХМС) в режиме управл емого элемента аналоговой пам ти. Дл компенсации температурной нестабильности фотоприемника ЭХМС (например, фоторезистора ) и расщирени рабочего диапазона электрохимической чейки ЭХМС на входе усилител первого сомножител может быть включен компенсирующий фотоприемпик . Дл улучшени режима работы ЭХМС за счет снижени частоты автоколебаний при автоподстройке в цепи обратной св зн усилител считывани произведени в режиме автонодстройки может быть включен конденсатор . На чертеже изображена принципиальна схема множительного устройства. Множительное устройство состоит из множительного каскада 1, содержащего оптронные элементы 2-5, включающие светоизлучатели 6-7 и фотоприемники 8-11, усилителей посто нного тока 12-14, подстроечного элемента 15, содержащего электрохимическую чейку 16, светоизлучатель 17, фотоприемник 18, вл ющиес составными част ми ЭХМС, и компенсирующий фотоприемпик 19, коммутирующих элементов 20-22 и копденсатора 23. В множительном каскаде 1 оптронные элементы 2, 3 соединены по дифференциальной схеме, т. е. их светоизлучатели 6, 7 и фотоприемники 8, 9 имеют общие точки , вл ющиес соответственно входом и выходом дифференциальной схемы. Аналогично включены оптронные элементы 4, 5, причем их светоизлучатели 6, 7 вл ютс общими с оптронными элементами 2 и 3 соответственно . Таким образом, обе дифференциальные схемы имеют общий управл ющий вход, соединенный с выходол усилител 12. К суммирующей точке этого усилител подсоединен выход дифференциальной схемы оптронных элементов 2, 3, светоизлучатели 6, 7, фотоприемники 8, 9 которых подключены к шинам питани противоположной пол рности , и выход подстроечного элемента 15, вл ющийс общей точкой рабочего 18 и компенсирующего 19 фотоприемников. Фотоприемники 10, 1 дифференциальной схемы оптронных элементов 4, 5 подключепы к входу и выходу усилител 13, а выход этой схемы, вл ющийс выходом множительного каскада 1, соединен с суммирующей точкой усилител 14. На входе усилителей 12 и 13 и на выходе усилител 14 устаповлепы, соответственно , коммутирующие элементы 20, 21 и 22. Замкнута клемма коммутирующего элемента 20 соединена с датчиком первого сомножител X, элемента 21-с датчиком второго сомножител У, а элемента 22 - с сопротивлением обратной св зи усилител 14. К разомкнутым клеммам коммутирующих элементов 20-22 подключены соответственно щина операционной земли, шина питани и управл ющий электрод чейки 16 вместе с пластиной конденсатора 23. Втора пластина конденсатора 23 подсоединена к суммирующей точке усилител 14, а управл емый электрод чейки 16 соединен с щиной операционной земли. Входы рабочего и компенсирующего фотоприемников подключены к шинам питани противоположной пол рности, а светоизлучатель 17 включен между щиной питани и щиной земли. Предлагаемое множительное устройство работает следующим образом. В исходном положении коммутирующих элементов 20-22 выполн етс операци умножени напр жений сомножителей X и Y. При подаче на вход усилител 12 напр жени первого сомпожител (например ) па выходе усилител 12 по вл етс напр жение противоположной пол рности, которое увеличивает напр жение на одном светоизлучателе, например 6, и настолько же уменьшает напр жение на втором 7. В соответствии с этим световой поток первого светоизлучател 6 и проводимости фоторезисторов 8 и 10 увеличиваетс , а световой поток второго светоизлучател 7 и проводимости фоторезисторов 9 и И уменьшаетс , При обеспечении отрицательной обратной св зи в контуре отработки первого сомножител схема придет в равновесие, когда приращение тока с выхода дифференциальной схемы оптронов 2, 3 будет равно входному току от первого сомножител X. Таким образом, изменение проводимостей фоторезисторов 8, 9 и имеющих одинаковые с ними люкс-амперные характеристики фоторезисторов 10, 11 оказываетс пропорциопальны.м первому сомножителю X, а ток на входе усилител 14 будет пропорционален произведению сомножителей X н Y. Масштаб произведени Z устанавливаетс выбором сопротивлений на входе усилител 12 и в обратной св зи усилител 14. Дл переключени множительного устройства в режим автоподстройки «нул коммутирующие элементы 20-22 перевод тс из исходного положени в другое крайнее положение (но командам коммутатора или другого программного устройства). При этом вход усилител 12 отключаетс от сомножител X и подключаетс к земле, вход усилител 13 подключаетс к шипе питапи , а выход усилител 14 подключаетс к управл ющему электроду чейки 16 и при этом в обратную св зь усилител 14 включаетс конденсатор 23. Если проводимости фоторезисторов 10 и И не равны, что при равных напр жени х их питапи свидетельствует о смещении «нул множительного устройства, то па выходе усилител 14 по витс усиленное нанр жение разбаланса и через коммутирующий элемент 22 будет приложено к управл ющему электроду электрохимической чейки 16 ЭХМС. Под действием этого папр жени на управл емом электроде будет осаждатьс или раствор тьс (в зависимости от пол рности приложенного напр жени ) слой металла, измен прозрачпость этого электрода и управл , таким образом, величиной светового потока, проход щего через чейку, и проводимостью фотоприемника 18. Выходной ток подстроечпого элемента 15 измен ет нанр жение на выходе усилител 12 в сторону устранени разбаланса проводимостей фоторезисторов 10 и 11. Конденсатор 23 служит дл снижени частоты автоколебаний в контуре автоподстройки , что необходимо дл улучшени реthe product, the output of the trimmer is connected to the input of the amplifier of the first factor, and its input is connected to the switching element at the output of the product reading amplifier. An electrochemical light modulator (ECMS) can be used as a trimmer in the mode of an analog memory controlled element. In order to compensate for the temperature instability of the photodetector, the ECMS (for example, a photoresistor) and the working range of the electrochemical cell ECM are expanded at the input of the amplifier of the first factor. In order to improve the mode of operation of the ECM by reducing the frequency of auto-oscillations during auto-tuning in the feedback circuit, the capacitor can be switched on in the auto tuning mode. The drawing shows a schematic diagram of a multiplying device. The multiplying device consists of a multiplying cascade 1 containing optocoupler elements 2-5, including light emitters 6-7 and photodetectors 8-11, amplifiers of direct current 12-14, trimming element 15, containing an electrochemical cell 16, light emitter 17, photodetector 18, components of the ECMS, and a compensating photoderipe 19, switching elements 20-22, and a capacitor 23. In multiplication stage 1, optocouplers 2, 3 are connected in a differential circuit, i.e., their light emitters 6, 7 and photodetectors 8, 9 have common that These are the input and output of the differential circuit, respectively. Similarly, optocoupler elements 4, 5 are included, and their light emitters 6, 7 are common with optocoupler elements 2 and 3, respectively. Thus, both differential circuits have a common control input connected to the output of amplifier 12. To the summing point of this amplifier, the output of the differential circuit of optocoupler elements 2, 3, light emitters 6, 7, photodetectors 8, 9 of which are connected to power lines of opposite polarity is connected and the output of the trimmer 15, which is a common point of the working 18 and compensating 19 photodetectors. The photodetectors 10, 1 of the differential circuit of the optocoupler elements 4, 5 are connected to the input and output of amplifier 13, and the output of this circuit, which is the output of multiplying stage 1, is connected to the summing point of amplifier 14. At the input of amplifiers 12 and 13 and at the output of amplifier 14 it is fixed respectively, the switching elements 20, 21 and 22. The closed terminal of the switching element 20 is connected to the sensor of the first factor X, the element 21-with the sensor of the second factor Y, and the element 22 - to the feedback resistance of the amplifier 14. To the open terminals of the iruyuschih elements 20-22 connected respectively ness operating land power bus and the control electrode of the cell capacitor 16 together with the plate 23. A second capacitor plate 23 is connected to the summing node of amplifier 14 and the controllable electrode cell 16 is connected to the ground operating schinoy. The inputs of the working and compensating photodetectors are connected to the supply buses of the opposite polarity, and the light emitter 17 is connected between the power supply and the earth's power. The proposed multiplying device works as follows. In the initial position of the switching elements 20-22, the operation of multiplying the voltages of the factors X and Y is performed. When applying to the input of the amplifier 12, the voltage of the first composer (for example) on the output of the amplifier 12 appears a voltage of opposite polarity, which increases the voltage one light emitter, for example 6, and also reduces the voltage on the second 7. In accordance with this, the light flux of the first light emitter 6 and the conductivity of the photoresistors 8 and 10 increases, and the light flux of the second light emitter 7 and conduct The bridges of photoresistors 9 and I are reduced. When providing negative feedback in the circuit of the first factor, the circuit will come to equilibrium when the current increment from the output of the differential circuit of optocouplers 2, 3 is equal to the input current from the first factor X. Thus, the change in the conductivities of the photoresistors 8 , 9 and having the same lux-amp characteristics of the photoresistors 10, 11 turn out to be proportional to the first factor X, and the current at the input of the amplifier 14 will be proportional to the product of the factors X and Y. М The product scale Z is set by selecting the resistances at the input of amplifier 12 and in feedback of amplifier 14. To switch the multiplying device to the auto-zero mode, the switching elements 20-22 are transferred from the initial position to another extreme position (but to commands from the switch or other software device) . In this case, the input of amplifier 12 is disconnected from the multiplier X and connected to ground, the input of amplifier 13 is connected to the pitapi spike, and the output of amplifier 14 is connected to the control electrode of cell 16 and the capacitor 23 is turned on in feedback. If the conductivity of photoresistors 10 And And are not equal, that at equal voltages of their pitapi indicates the displacement of the "zero of the multiplying device, then the output of the amplifier 14 will increase the unbalance level and through the switching element 22 it will be applied to the control electrode electrochemical cell 16 ECMS. Under the action of this instrument, a layer of metal will be deposited or dissolve (depending on the polarity of the applied voltage) on the controlled electrode, changing the transparency of this electrode and thus controlling the amount of luminous flux passing through the cell and the conductivity of the photodetector 18 The output current of the trimming element 15 changes the voltage at the output of the amplifier 12 to eliminate the imbalance of the conductivities of the photoresistors 10 and 11. The capacitor 23 serves to reduce the frequency of self-oscillations in the loop ki, it is necessary to improve the re