ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДИСКРЕТНЫЙ ГАРМОНИЧЕСКИЙАНАЛИЗАТОР Советский патент 1970 года по МПК G01B7/00 

Известны фотоэлектронные устройства для считывания и обработки графически заданных функций, содержащие блок ввода ординат анализируемой функции, схемы совпадений, реверсивные счетчики, блок формирования счетных импульсов.

Предложенный фотоэлектронный дискретный гармонический анализатор отличается тем, что блок формирования счетных имиульсов содержит барабан с последовательными рядами отверстий па его цилиндрической поверхности и с помещенными внутри него источниками света, охвачеиный барабаном программы с двумя встречными винтовыми прорезями на его цилиндрической поверхности, связанным с механизмом периодического поворота барабана с регулируемой величиной угла поворота. На торцовой поверхности барабана программы устаиовлены кулачки, управляющие посредством электрических контактов переключателями режимов работы реверсивных счетчиков, а параллельно образующим барабанов диаметрально противоположно расположены два ряда фотоприемников, причем фотоприемники каждого ряда соединены со вторыми входами схем совпадений.

Такое построение устройства позволяет сделать его малогабаритным, дещевым и обеспечивающим достаточно высокую точность вычислений. Для поворота барабана

программы прп переходе от одпого цикла работы к другому и для изменения угла поворота при вычислении гармоник различных порядков в устройстве применен щарнирный

четырехзвенпый мехапизм с регулируемым храповым устройством.

Схема фотоэлектронного гармонического анализатора показана на чертеже. Блок / осуществляет в гечение одного цикла работы анализатора ввод соответствующей ординаты графика функции и преобразует ее в длительность управляющего прямоугольного импульса, поступающего на схемы совпадеиий 2 и 3. Устройство блока / различно

в зависимости от носителя записи (бумага, магнитная лента и т. д.). На схемы совпадепий поступают также счетные импульсы от генератора счетных импульсов, устроенного следующим образом. Двигатель 4 вращает

непрерывно барабан 5, пмеющпй п/2 ряда отверстий на боковой повер.чпости. Параллельно образующей барабана в диаметрально противоположных его сторонах устанавливаются две группы фотодиодов 6 7, прп этом протпв каждого ряда отверстий на барабапе располагается по одному фотодподу из каждой группы, а фотодиоды одной группы через развязывающие цепи соедипены параллельно. Между фотодиодами и барабаном 5 генератоты счетных импульсов по программе, на боковой поверхности которого нанесены встречные винтовые прорези. При вращении барабана 5 генератора его отверстия моделируют световые потоки, идущие от осветителей 9, расположенных внутри барабана. Однако световые нотоки воспринимает только та пара фотодиодов, против которой 3 данный момент располагаются винтовые прорези. Поэтому на выходе фотодиодов каждой группы в зависнмости от положения барабана программы вырабатываются счетные , частота которых П(,2, где Яб -число оборотов барабана генератора в I мин; 2; -число отверстий по окружности i-ro ряда, против которого винтовая прорезь в данный момент «открыла фотодиод. Коэффиинеиты Фурье К-то иорядка определяются но формулам: (х cos - 4- cos /С - + П пп -f лГзСоз/С- + , .., -f- д:„со8Л2пЪк - (X, sin Л - + 2 sin К -- + п. пп + ЛГз Sin /С - +.-.+ Sin 2г: где -Il, Xz.-.-, х„ -ординаты фуикции (/); К - норядковый номер гармоники;п - число щагов в заданном интервале т (число циклов работы анализатора при ойределеиии К-он гармоники). Эти выражения можно представить в таком виде: %Л,- 2тс 2 х X:CosKi - - С п AcV XNiCosKi Ay.sin/r/ - cVx п п ХЛ/sin/r/- п п где С - линейная цена одного счетного пм50тельности управляющего импульса, соответствующего ордииате л , при постоянной частоте счетных импульсов, равной fo;. Ni -число импульсов, поступающих На счетчик за время длительности 1-го управляющего импульса при частоте счетных имиульсов }i . Знак «± перед Л/ определяется значением аргумента сииуса или косинуса н требует включения счетчика па суммироваиие или вычитание импульсов. Таким образом, частота счетных импульсов должна измеияться при переходе от одного иикла работы анализатора . к другому в соответствии с формулами: при определении а ;, , ,.,. 2тс fi: foCOSKi ; п при онределенин Ь, /. /«sin/(, п i, 2, 3,..., п. На основании формулы, связывающей частоту счетных имиульсов с числом отверстий но окружности /-ГО ряда барабана генератора, можно записать: 2 Zi ) ; 2; ZosinA( п где Zo - число отверстий ряда, соответствующего значениям синуса и косинуса, равным 1, т. е. соответствующего начальной частоте /о счетных нмиульсов. При определении иервой гармоинки нужны последовательный поворот барабана программы за каждый цикл работы прнбсра на угол 4 - и расиоложение щкал фотодиодов на расстоянии я друг от друга, т. е. в диаметрально противоноложных стороиах барабана программы, так как cosj--|-2г - sin2/- Только в этом случае после п циклов работы барабан сделает два полных оборота, а значения же аргументов при синусе и косинусе изменяется от - до 2л. При выпйвлять 4К. - с тем же расположением шкал п |зотодиодов. При этом достаточно иметь п/2 )ядов отверстий, соответствующих зиачеииям аргумента от О до .t/2. Для послёдовагельных поворотов барабана фограммы в анализаторе имеется механизм териодического поворота барабана 5 иосле саждОго цикла работы с регулировкой вели1ИНЫ угла поворота. Конструкция механизма юворОта представлена на чертеже (вид по :Трелке А). Кривошип 10 получает вращение lepea зубчатую передачу от двигателя (на :хеме не показано) и приводит в движение етырехзвенный механизм, ведомое звено коорого снабжено собачкой 11. Собачка приюдИт в периодическое 1раи1,ение храповое солесо 12, и через зубчатую передачу 13 и 14 фащение передается барабану 8 программы. Регулировка угла поворота храповика при 1ереходе к определению новой гармоники осуцествляется вручную установкой рукоятки : сектором 15 против соответствующего деле1ИЯ шкалы 16. При обратном ходе ведомого вена четырехзвенного м-зханпзма храповое (олесо, а следовательно и барабан 8 непод И кны. В это время и подается прямоуголь1ЫЙ управляющий импульс на схемь совпаде1ИЙ, которые пропускают счетные импульсы la электронные реверсивные счетчики 17 и 18. Ла торце барабана 8 расположены кулачки 19 и 20, которые с помощью переключателей 1 электронных блоков 21 и 22 управляЕОт заботой счетчиков, переключая их с суммирования импульсов на вычитание и обратно, исло имиульсов, поступившее иа счетчики :оответственпо в течение г-го цикла, равио Л/.:.С08/С -; Оfi Л/ Sin к - . сп Таким образом иосле п циклов работы имеем на счетчиках числа,- соответствующие коэффициентам Фурье гармолики /(-го порядка Off н bf.. Предмет изобретения 1. Фотоэлектрониый дискретный гармонический анализатор для вычисления коэффициента ряда Фурье периодических функций, содержащий блок ввода ординат анализируемой функции, соединеиный через схемы совпадений с двумя реверсивными счетчиками, управляемыми переключателями, н блок формирования счетиых импульсоз отличающимся тем, что, с целью упрощения коиструкции устройства, блок формирования счетных имнульсов содержит барабаи с последовательными, рядами отверстий иа его цилиндрической поверхиоети и с помещенными внутри пего источииками света, охваченный барабаном программы с двумя встречными винтовыми прорезя П1 на его цилинд опческой поверхности, связанным с мехаиизмол периодического поворота барабана с регулируемой величиной угла поворота, иа торцовой поверхности барабана программы устаиозлепь: кулачки, управляющие посредством электрических контактов переключателями ре.-кимов работы реверсивных счетчиков, а параллельно образующим барабанов диаметрально противоположно расположены два ряда фотоприемников, причем фотопрнемники каждого ряда соедииеиы со вторыми входами схем совиадений. 2. Анализатор по п. , отличающийся тем, что, с целью упрощеппя ме.хаиизма иоворота барабаиа, он содержит шарнирный четырехзвенный механизм с регулируемым храповым устройством, связатшым через зубчатую передачу с барабаном пpoгpa iмы.

19

Jx -ЕЭ-.

. X

V.-.- / .- K

12