Технические науки

Электротехника и радиоэлектроника

Р.В. Бараненко, В.С. Тверезовский

Херсонский национальный технический университет

ПРЕДПОСЫЛКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

Постоянное развитие средств измерений и контроля различных параметров изделий и процессов является неотъемлемой частью научно-технического прогресса. В настоящее время существенное влияние на методы построения измерительных систем оказывает использование ЭВМ для обработки результатов измерений и управления различными процессами [1].

Одной из основных задач при разработке измерительных систем является повышение точности, быстродействия и увеличение диапазона измеряемых величин.

Известны множительно-делительные устройства, одно из них содержит усилитель мощности, оптрон и дифференциальный усилитель, на входы которого подается первое из перемножаемых напряжений, а второе и третье перемножаемые напряжения подключаются к фоторезистивным делителям напряжения; фоторезисторы этих делителей связаны с источником света оптрона, включенным на выходе дифференциального усилителя. Однако это известное устройство не обеспечивает высокой точности выполнения множительно-делительной операции в диапазоне входных сигналов, что ограничивает область его применения. Наиболее близким техническим решением является множительно-делительное устройство, содержащее компаратор, один вход которого связан с первым входом устройства, второй и третий входы устройства соединены соответственно с замыкающим и размыкающим контактами входного переключателя, а выход устройства связан с замыкающим контактом выходного переключателя, запоминающий элемент и блок управления. Это известное устройство − сложно, поэтому надежность его низкая.

Целью работы является упрощение устройства и повышение его надежности и точности. В предлагаемом устройстве [2] это достигается тем, что в него введены управляющий оптрон и масштабный резистор, причем фоторезистор оптрона одним выводом соединен с общим контактом входного переключателя, а другим выводом соединен с первым выводом масштабного резистора и с общим контактом выходного переключателя, который размыкающим контактом связан с другим входом компаратора, выходом подключенного к входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющими входами входного и выходного переключателей, а второй − через запоминающий элемент связан с катодом светодиода оптрона, анод которого и второй вывод масштабного резистора соединены с шиной нулевого потенциала.

На рис. 1 представлена принципиальная схема описываемого устройства и приняты обозначения: 1 − оптрон; 2 и 3 − соответственно входной и выходной переключатели; 4 − запоминающий элемент; 5 − блок управления; 6 − компаратор; 7 − масштабный резистор; 8, 9 и 10 − входы устройства; 11 − выход устройства.

Рис. 1 Принципиальная электрическая схема устройства [2]

Запоминающий элемент 4 представляет собой емкость с согласующим элементом, имеющим большое входное сопротивление и малое выходное и необходимым для считывания напряжения с емкости и управления светодиодом оптрона 1.

В исходном состоянии входной 2 и выходной 3 переключатели находятся в таком состоянии, при котором на вывод фоторезистора 12 оптрона 1 подается напряжение U₃. По команде, определяемой блоком управления 5, на вход запоминающего элемента 4 с блока управления начинает поступать изменяющийся сигнал, при этом через светодиод 13 оптрона 1 протекает ток, величина которого плавно увеличивается. Световой поток, получаемый светодиодом 13 оптрона 1, воздействует на фоторезистор 12 оптрона 1, плавно изменяя его сопротивление.

Фоторезистор 12 оптрона 1 и резистор 7 образуют делитель напряжения, на общей точке которого действует напряжение, равное

,

(1)

где и − соответственно сопротивление резистора 7 и фоторезистора 12 оптрона 1.

Величина напряжения, определяемая выражением (1), тоже плавно изменяется. Это напряжение прикладывается к входу компаратора 6, на другой вход которого прикладывается напряжение .

При выполнении условия

(2)

компаратор 6 задает импульс на блок управления 5, который прекращает подачу изменяющегося напряжения на запоминающий элемент 4 и переводит входной 2 и выходной 3 переключатели в другое состояние. При этом к выводу фоторезистора 12 оптрона 1 прикладывается напряжение U₂, а средняя точка делителя напряжения через выходной переключатель 3 оказывается подсоединена к выходу 11 устройства. Запоминающий элемент 4 хранит напряжение, действующее на его входе в момент выполнения равенства (2). На выходе 11 действует напряжение

.

(3)

В соответствии с равенством (2) уравнение (3) можно представить

,

(4)

т.е. устройство выполняет операции умножения и деления.

Блок управления 5 обеспечивает периодическое повторение цикла работы. На выходе устройства при этом появляются импульсы, амплитуда которых определяется равенством (4).

Устройство отличается высокой точностью при широком диапазоне входных величин.

Литература:

1. Тверезовський В.С. Принцип здійснення гнучкого програмного керування елементами вимірювальних систем за аналізом їх експоненціальних параметрів /В.С. Тверезовський, Р.В. Бараненко //Вестник Херсонского государственного технического университета. – 2003. – №2 (18). – С.297-301.

2. Авторское свидетельство СССР №546905 «Множительно-делительное устройство». Автор: Тверезовский В.С. - М.Кл². G06G9/00. - Опубл. 15.02.1977, Бюл. №6.