УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ ВЕЛИЧИН Советский патент 1970 года по МПК G06G7/22 

Настоящее устройство предназначается для моделирования комплексных переменных и нахождения составляющих комплексных величин в прямоугольной системе координат.

Известны устройства для моделирования и определения параметров комплексных величин, содержащие два линейных потенциометра, два усилителя переменного тока и регулируемый фазо-вращатель. Они работают по .принципу суммирования переменных напряжений на сопротивлении. Для определения модуля по его составляющим вначале необходимо иметь два напряжения, сдвинутых на 90° друг к другу, а также равенство напряжений после усилителей. Для этого схема устройства должна содержать элементы регулирования фазы и индикатор фазы, элеЛТенты регулирования усиления и приборы контроля напряжения на выходе усилителей. Далее, устанавливая контактные движки В определенные положения, соответствующие вещественной и мнимой составляющим, на выходе получают модуль комплексной величины.

Таким образом, с ломощью известного усгройства решается одна определенная задача - по составляющим определяется модуль. Что .касается реализации других задач над комплексным числом (например, нахождение по аргументу и сопряженной с углом одной составляющей зпачепий модуля и другой составляющей и т. д.), то они пе могут быть решены из-за ограниченных структурных возможностей. Кроме этого, нельзя добиться высокой точности при определении модуля, так как устройство содержит усилители и имеет несколько регулировок. Погрешность определения величины модуля комплексного числа составит в лучшем случае 3-5%.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно содержит плоское основание с нанесенными на него прямоугольными осями координат. В точке их пересечения установлена

ось с закрепленной на пей контактной втулкой. Внутри втулки помещен первый линейный потенциометр, верхний конец каркаса которого через двойной шарнир сочленен со вторым линейным Потенциометром, расположенным в

укрепленной на направляющей двойной контактной втулке, совмещающей токосъемные контакты второго потенциометра и третьего, каркас которого, в свою очередь, закреплен в направлении, перпендикулярном второму потенциомегру. Четвертый полукруглый потенциометр установлен на основании симметрично вертикальной оси, а его контактный движок укреплен на оси первого потенциометра. Это позволяет расширить функциональные На фиг. 1 изображена конструкция устройства; на фиг. 2 - схема его работы. На некоторое основание 1 нанесены координатные линии ОХ и OF. В точке пересечения этих линий установлена ось 2, подвижная относительно основания. На оси закреплена контактная втулка 3, в которой расположен каркас первого -потенциометра 4. Нараллельно координатной линии 07 закреплены направляющая 5 и потенциометр 6. На направляющей расположена сдвоенная контактная .втулка 7, яесущая «а себе токосъемные контакты второго и третьего потенциометров. Перпендикулярно потенциометру 6 в контактной втулке размещен третий потенциометр 8, подвижный относительно этой втулки. На втулке закреплен также токосъемный контакт 9 потенциометра 6. Кроме того, первый потенциометр 4 и третий потенциометр 8 соединены между собой с ломощью щарниряого сочлеиения 10. Симметрично относительно вертикальной координатной линии ОХ установлен полукруглый потенциометр 11, контактный движок 12 Которого жестко прикреплен к ОСИ 2. Все потенциометры HMefOT измерительные приборы 13-16. Каждый потенциометр устройства соответствует одной из четырех составляющих комплексной 1величины. Потенциометр 4 служит для определения модуля X вектора X (фиг. 2), потенциометр 6 - для определения вещественной составляющей a.f комплексного числа X a -}-lb вдоль-координатной линии OY, .потенциометр 8 - для определения мнимой составляющей Ь вдоль вертикальной оси ОХ, потенциометр 11 - для определена аргумента 6, т. е. угла между вектором X и вещественной осью ОУ. Как известно, в прямоугольной системе координат комплексное число описывается полностью соотношениями, существующими для прямоугольного треугольника. Из чертежа видно, что три пластинчатых -потенциометра при любом задании сторон и угла 6 образуют прямоугольный треугольник, причем первый потенциометр (его отсчитываемая часть - та сторона относительно токосъемной втулки, куда подключен измерительный прибор 13 может -менять свою длину, а также угол с -координатной линией О У. У второго и третьего потенциометров отсчитываемые части в процессе работы изменяют свою длину -в координатах ОХ .и О У. Стороны и угол 9 треугольника, образованного отсчитываемыми частями потенциометров, изменяют механическим перемещением последних. На входные клеммы потенциометров подается постоянное напряжение Un. Оно может быть одинаковым по величине для всех потенциометров. Когда напряжения -питания различны, следует учитывать масштабные коэффициенты при градуировке приборов или при пересчете параметров комплексной величины. Для упрощения условимся, что напряжение итания С/п всех потенциометров, а также их опроти-влание одно и то же. Так как все потенциометры линейные, то еремещение каркасов относительно контактых втулок (потенциометры 4, 5) и контактых движков относительно каркасов (потениомегры 6, 10 соответственно пропорциоальны модулю X, вещественной составляюей о, мнимой составляющей 6.-,: и аргумену 0. Для потенциометров выходные напряжения 1, 2, Uz, U могут быть определены по извеным формулам (фиг. 2): П - 1 // - у П - Д // - h Uf - -- Uji Vjf, и I - - и„ X, Пз и, lJ, .Q. Пгл. Здесь Ln,, Lnj, Z-пз, Ln, - длина -потенциоетров, a LI, La, LZ, Li - длина отсчитываеой части потенциометров. Отсюда, зная составляющие f/a (ujf) и з (Jc) можно определить Ui (х - /. + . Точно таким же образом находят другие раметры комплексной величины. При-мем все коэффициенты пропорциональсти равными единице; ,f 1, t ,r 1 - -77- K. L Ha уровне математических символов опрелим, какими функциональными возможноями обладает предложенное устройство. Зная й и bjf, можно определит X согласформуле + bl. По ujfH bjf -определить аргумент в: e ar-ctg-. По и в определить a.f Xcos@. По и 0 определить b . b.f XsmQ. По X и bjf определить . По А и определить b, Yx ul, По X и аjy определить -cos0: .

По 0 и а определить X:

cos 9

По в и их определить . &, .

Предмет изобретения

Устройство для моделирования и определения параметров комшлексных величин, содержащее линейные потенпиометры, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных Возможностей, оно содержит плоское основание с нанесенными на него нрямоугольными осями координат, в точке пересечения которых установлена ось с закрепленной на ней контактной втулкой, внутри которой помещен -первый линейный потенциометр, верхний конец каркаса которого через двойной щарнир сочленен со вторым линейным потенциометром, расположенным в укрепленной на направляющей Двойной контактной втулке, совмещающей токосъемные контакты второго потенциометра и третьего, каркас которого, в свою очередь, закренлен в направлении, перпендикулярном второму потенциометру, причем четверть полукруглый потенциометр установлен на основании симметрично вертикальной оси, а его контактный движок у феплен на оси первого потенциометра.