Электромеханическое полигармоническое синусно-косинусное множительное устройство Советский патент 1985 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к аналоговым электромеханическим вычислительным устройствам, предназначено для одновременного синхронного умножения произвольного электрического синала, заданного, например, в виде напряжения, на полигармонические функции sin nut и соэ nwt, и может быть использовано в аппаратуре гармонуческого анализа, в частности для экспериментальных исследований нестационарных характеристик летательных аппаратов путем продувок в аэродинамической трубе методом вынужденных колебаний

Цель изобретения - повышение точности и снижение габаритов устройства.

На фиг. 1 представлена конструкция электромеханического полнгармонического синусно-кОсинусного множительного устройства; на фиг.2 модулирукяций диск с замкнутыми пазами, в частности, для случая умножения ча зависимости первых трех гармоник (,2,3); на фиг. 3 - поперечные круговые развертки пазов по средним линиям; на фиг. 4 - принципиальная электрическая схема отдельного моногармоничного канала устройства.

Устройство состоит из механнческой и электрической частей.

Механическая часть (4иг.1I содержит корпус 1, в боковых стенках которого в подшипниках 2 и 3 расположен вал 4, на котором закреплен модулирукяций диск 5, связанный с приводом (электродвигателем ) 6, и упруго деформируемые пластины 7 и 8, количество которых вдвое превышает число гармоник, с размещенными на них попарно на обеих сторонах тензорезисторами 9. Модулирующий диск 5 имеет (фиг.2 ) концентричные замкнутые (кулачковые) пазы 10 в виде ленточных окружностей, соосных с осью вращения диска 5, средние круговые линии глубин профилей которых (.З) представляют собой гармонические (синусоидальные) функции соответствующего номера гармоники, например первого (), второго ( и третьего ().

Пластины 7 и 8 закреплены консолно на одной боковой стенке корпуса i, а свободные концы каждой из них защемлены в ползунах 11 и 12, которые находятся в направляющих отверстиях внутренней жёсткой стенки корпуса, имеют продольный безлюфтовый контакт с соответствующими пазами 10 и расположены -в синусных каналах

всех гармоник устройства (ползуны П) в направлении радиуса диска 5, а в косинусных каналах (ползуны 2) сдвинуты относительно него в тракте каждой отдельной гармоники на угол,

кратный (2К-1)-, где ,2,,..п (л- номер гармоники). В частности, для удобства компоновки эти углы составляют в данном варианте в каналах первой и третьей гармоник 90°,

а второй гармоники - 45, причем они пригодны и для случаев ,6,9 и 10 соответственно при наличии у диска 5 пазов 10 с соответствующими профилями глубин, кроме того, чередование замкнутых пазов в направлении от центра диска к его периферии соответствует увеличению порядка гармоники.

Упругие пластины 7 и 8 сориентированы вдоль оси вращения и вьшолнены из пружинной стали, образуя вместе с размещенными на них тензорезисторами 9 отдельные тензометрические элементы.

Электрическая часть устройства (фиг.4) состоит из идентичных пар (по числу гармоник ) перемножающих мостов 13 и 14 с дифференциально включенными в противоположные плечи тензорезисторами 9 упругих пластин 7 и 8. Входные диагонали перемножающих мостов 13 и 14 подключены параллельно к выходам источника 15 электрического сигнал а-сомножителя, например, в виде напряжения U(t), являющегося электрическим входом устройства, а выходные их диагонали образуют выходы устройства и соединены с соответствующими индикаторами 16 и 17 произведений (например, с магнитоэлектрическими приборами).

Устройство работает следующим образом.

При вращении с помощью привода 6

вала 4 с постоянной угловой скоростью U) за счет сочленения пазов 10 диска 5 с ползунами 11 и 12 соответствующие пластины 7 и 8 испытывают продольные деформации, кратные синуснокосинусным закономерностям той или иной гармоники п, транспортирующиеся в пропорциональные изменения приращений сопротивлений размещенных .3I на них тензорезисторов 9, например, включенных в плечи мостов 13 R(t)R ±4Rsin п u;t мостов 14 R(t) Rf,±4R cos nuUt Rjj - средняя величина сопротивления тензорезистора, т.е. при недеформированном (нейтральном)состоянии упругой пластины 4R.sinraUt и. 4R cos ncot - изменение приращения этого сопротивления с учетом знака на растя жение,или сжатие тензорезистора. В результате согласно известному свойству четырехплечных мостов осуществлять умножение сигнала во входной диагонали, т.е. U(t), на функции изменения сопротивлений активных плеч, а именно sin niot или cos niot с их выходных диагоналей снимаем электрические сигналы, пропорциональ ные в мостах I3 33 i U(t) sin niut в мостах 14 n i E U(t) cos nwt , фиксируемые соответствующими индикаторами 16 и 17 произведений. i Предлагаемое устройство характеризуется повышенной точностью работы. Это обеспечивается прежде всего при- менением деформирующего механизма с передачей усилий тензометрическим элементам в направлении, продольном оси вращения привода, что повышает вибродинамическую устойчивость подвижных элементов конструкции и в целом увеличивает ее надежность функционирования. Важным является также использование в качестве тензометричерких элементов дифференциальных мостов, расположенных на упругих пластинах с косинусоидальной прогибью, которым присуща линейность трансформирования механических нагрузок в электрические сигналы за счет исключения из законов деформации паразитных составляющих высших гармоник.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ПОЛИГАРМОНИЧЕСКОЕ СИНУСНО-КОСИНУСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус, в котором размещены модулирующий узел и привод, перпендикулярно оси вращения которого в корпусе установлена внутренняя жесткая стенка с направляющими отверстиями, а модулирующий узел состоит из модулирующего диска,, установленного на оси вращения привода и упругодефор- мируемых пластин, число которых вдвое превышает число перемножае1Ф1Х гармонических сигналов, одни концы упругодеформируемык пластин жестко .. закреплены под соответствующими углами на внешней ,6оковой стенке корпуса, а другие концы скреплены с соответствующими ползунами, которые через направляющие отверстия внутренней жесткой стенки контактируют с модулирующим диском, в середине каждой из упругодеформируемых пластин попарно на противоположных сторонах размещено по четыре тензорезистора, которые вклК)чены дифференциально в плечи соответствукяцего перемножающего моста, одни диагонали всех перемножающих мостов подключены к.общему источнику электрического сигнала, который является одним из сомножителей, а другие являются соответственно синусными и косинусными выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности и снижения габарттов устройства, в нем модулирующий диск установлен перпендикулярно оси вращения привода и снабжен замкнутыми пазами, концентрически расположенными относительсл но оси вращения, причем профили глубины замкнутых пазов выполнены переменными в виде гармонических функций являющихся другими сомножителями соответствующих номеров гармоник, номера гармоник возрастают в направлении от центра к периферии модулируюОд щего диска, в каждом замкнутом пазу 00 00 00 00 которого размещена в контакте с профилем его глубины пара ползунов соответствующих упругодеформируемых пластин, при этом ползуны синусных трактов различных гармоник располо. жены в направлении одного радиуса модулирующего диска, а ползуны косинусных трактов каждой гармоники сдвинуты относительно него на угол, кратный CZk-1 )- , где К 1,2,... п (п - номер гармоники).

и

Ю 5

Ю

;/

30

;2

Фиг. г

bJ

6