Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Устройство предназначено для воспроизведения соударения твердого тела с грунтом, может применяться также для воспроизведения соударения двух твердых тел или взаимодействия через гибкую и упругую с внутренним трением связь.
Известны устройства для моделирования удара, содержащие операционный усилитель с диодом :на выходе.
Недостаток этой модели состоит в том, что для воспроизведения удара нужно подать в устройство напряжение, пропорциональное перемещению тела, и напряжение, пропорциональное скорости тела. Когда в установке для решения различных задач не формируется скорость тела или она сформирована только с противоположным знаком, нужно применять как Минимум один дополнительный усилитель для воспроизведения скорости тела с требуемым зиаком.
Цель изобретения - уменьшение числа решающих усилителей, а также повышение универсальности устройства. Достигается она тем, что в обратную связь усилителя предлагаемого устройства включена дополнительная диодпо-резисторно-емкостная звезда, которая выполняет функции элемента запоминания и нечувствительности, обеспечивая таким образом гистерезисный характер воспроизводимой функции, который необходим, когда коэффициент восстановления скорости меньше единицы.
Это позволяет додавать в устройство только напряжение, пропорциональное перемещению тела.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, на фиг. 2, 3 - примерная картина протекания процесса.
Устройство состоит из усилителя 1, подключенных к его суммирующей точке входных резисторов 2 и 3, трех параллельных цепей обратной связи: резистора 4, диода 5, анод которого подключен к суммирующей
точке усилителя, диодно-резисторно-емкостной звезды 6 и выходного диода 7, анод которого подключен к выходу усилителя.
Диодно-резисторно-емкостная звезда состоит из резистора 8, свободный контакт которого подключен к суммирующей точке усилителя, диода 9, анод которого через резистор 10 подключен к выходу усилителя, и конденсатора //, свободный контакт которого заземлен.
Устройство воспроизводит две характеристики:
а)с резистором 10 - на фиг. 2,
(начало соприкосновения тела с грунтом), напряжение на выходе усилителя / изменяет знак с отрицательного на положительный. При повышении отрицательного напряжения на входе (тело углубляется в грунт) диод 5 запирается, открываются диоды 9 и 7, обратная связь усилителя осуществляется через резистор 4, а также - с запаздыванием - через резисторы 8 и 10. При быстром росте входного напряжения (начальный момент соприкосновения тел) на выходе устройства (диод 7 открыт) оно нарастает по зависимости F (фиг. 2), где Х - глубина R-,
углублен-ия. По мере углубления тела в грунт конденсатор /) начинает заряжаться, и рост выходного напряжения замедляется по зависимости
R (Rf -г )
Д.
. + RB + KS}
При уменьшении X на выходе усилителя понижается положительное напряжение, и обратная связь осуществляется через резистор 4. В зоне максимального углубления в грунт конденсатор 11 разряжается быстрее, чем уменьшается напряжение на выходе усилителя, и поэтому диод 9 остается открытым. При повышении скорости отскока конденсатор 11 не успевает разрядиться через резистор 8, и диод 9 запирается. Напряжение на выходе устройства уменьшается по зависимости
.
R; (R.i + RS)
Когда напряжение достигает определенного уровня X, сумма токов через резисторы 8, 2, 3 становится положительной ( тело выходит из соприкосновения с грунтом на некотором расстоянии от точки, в которой началось соприкосновение), напряжение на выходе меняет знак с положительного на отрицательный, диод 7 запирается и на выходе устройства напряжение становится равным нулю ( 0).
В дальнейшем цикл повторяется.
б) В момент, когда суммарный ток через резисторы 2 и 3 становится отрицательным (начало соприкосновения тела с грунтом), (Напряжение на выходе усилителя / изменяет
знак на положительный. Когда отрицательное напряжение X на выходе растет (тело углубляется в грунт), открываются диоды 9, 7 и обратная связь усилителя осуществляется через резисторы 8 и 4.
На выходе устройства напряжение (пропорциональное силе взаимодействия тела с грунтом) растет по зависимости
RgRt
ДА.
R (R г RS)
Когда скорость уменьшения X достигает определенной величины, диод 9 затирается. Напряжение на выходе уменьшается по зависимости
F
х.
R, (R, + R,)
20 (фиг. 3 нижняя ветвь графика).
В дальнейшем ток через резистор 8 уменьшается по экспоненциальному закону и напряжение изменяется по зависимости
р - Rt л у
R: Когда напряжение X достигает определенного значения и сумма токов через резисторы
5, 2, 3 становится равна нулю, напряжение на выходе усилителя меняет знак, диод 7 запирается, и напряжение на выходе устройства становится равным нулю. В дальнейшем цикл повторяется.
Чтобы получить характеристику с противоположным знаком, все диоды нужно включить противоположно указанному выше.
Предмет изобретения
Устройство для моделирования удара, содержащее операционный усилитель с диодом на выходе, отличающееся тем, что, с целью
расширения его функциональных возможностей, в нем параллельно обратной связи усилителя включена цепь в виде соединенных в звезду первого резистора, конденсатора и диода, анод которого через второй резистор
соединен с выходом усилителя, а вторая обкладка конденсатора подключена к нулевой шине.
Vut J
