Электрическая машина для приближения вычислений, в частности, для анализа гармонических кривых Советский патент 1933 года по МПК G06G7/00 

целей, ,а именно для нахождения (д-) dx, где /(лг) и (j)-функции niepeменной X, заданные или могущие быть заданными в виде графиков. Машина отличается применением двух потенциометров особой формы, изменяющих во времени силу токов в катушках счетчика по законам f(x) и (х}. Время пропускания токов берется пропорциональным границам интегрирования. Наиболее целесообразно применение машины для определения коэфициентов разложения периодической функции-/(а) в ряд Фурье (например, определение гармоник переменного тОка по осциллограмме), т.-е. для вычисления / (x}smkx.dx, 2it . s bff () COS kx . dx //й На чертеже фиг. 1-3 схематически изображают машину в трех проекциях; фиг. 4 и 5-формы выполнения деталей; фиг. б- схему электрических соединений. Устройство машины следующее. Цилиндр / служит для накладывания на него впоследствие графика разлагаемой функции-/(). Накладывание это производится так, чтобы ось абсцис графика была нормальна к образующей цилиндра / и проходила через середину его длины. Цилиндр 7 свободно вращается на оси Nf которая может быть приведена в движение от часового механизма Н при помощи Червяка К. Для сцепления цилиндра / с осью N в любом положении служит собачка/ (фиг. 5), прижимающая пружинку с острием к диску е, скрепленному с осью N. Над цилиндром 7, вдоль рамки L (фиг. 4), движется, почти касаясь цилиндра 7, визир М, подобн|э1Й визиру логарифмической линейки с нанесенными на стекле взаимно-перпендикулярными штрихами, пересекающимися в точке О (фиг. 1), Визир М (фиг. 4) имеет сбоку штифт р.

Этот штифт входит в винтообразный паз барабана //j расположенного параллельно оси барабана / и изготовленного из изолирующего материала. В этом же пазу заложена проволока сопротивления, которой все время касается штифт/. При вращении ручки Р винтообразный паз заставляет двигаться визир М вдоль образующей барабана //, т.-е. перпендикулярно к оси абсцисс графика f{x). К концам манганиновой проволоки барабана //, таким образом, через зажимы а и/и, соответствующие контактные кольца и через выключатель R подводится напряжение Е (фиг. 2). От. средней точки потенциометра, находящейся против оси абсцисс графика f(), через зажим с и соответствующее кольг цо, и от точки соприкосновения штифта р с проволокой потенциометра //, через визир М, рамку L, пружинку г и зажим d--ток отводится на одну из катущек счетчика/(фиг. 3). Зажимы а, Ь, с к d смонтированы на изолирующей пластинке. Форма винтообразной линии (и проволоки) потенциометра // такова, что, при шунтировании части потенциометра между средней точкой и точкой касания штифта р постоянным сопротивлением цепи первой катущки счетчика, сила тока в этой цепи пропорциональна

расстоянию между этими точками. Форма такой винтообразной линий находится практически для -данного сопротивления цепи счетчика и потенциометра.

Если при равномерном движении цилиндра / вращать ручку Р так, чтобы точка О на стекле визира М как бы бежала по кривой графика f(x), сила тока в цепи катушки счетчика будет изменяться по закону /(д). Для изменения силы тока по закону sin д: (cos л:) служит система двух параллельных цилиндров один собственно потенциометр IV и второй металлический цилиндр /// с напаянной металлической же проволокой, согнутой в виде кривой, близкой к синусоиде (фиг. 2). Эта проволока касается всякий момент потенциометра /F, являясь его ползунком. Форма кривой обеспечивает то, что при постоянном напряжении Е , Лриложенном к концам потенциометра и постоянном сопротивлении цепи второй катушки счетчика, шунтирующей часть потенциометра между средней точкой и подвижной точкой соприкосновение кривой с потенциометром, сила тока в этой цепи пропорциональна синусу угла поворота цилиндра Ш; если начало счета углов вести от момента совпадения точки касания проволоки и потенциометр со средней точкой последнего (ток в катушке счетчика равен 0), то сила тока будет пропорциональна косинусу того же угла, если начало счета вести от точки, сдвинутой на 90° (момент максимума тока). К концам потенциометра IV напряжение подводится через выключатель / и зажимы а и Ь, а отводится к счетчику через зажим с , от средней точки, и от скользящего контакта d, трущегося о металлическую поверхность цилиндра ///.

Ось цилиндра Jff может быть соединена с часовым механизмом И. Различные угловые скорости w, 2w, 3w.,. 10w получаются набором зубчаток и применением двух передач F и G.

Угловая скорость w цилиндра III такова, что он делает один оборот в течение того времени, как точка О визира М пройдет путь по оси абсцисс графика, соответствующий периоду /(лг), при равномерном вращении цилиндра / от того же часового маханизма//. Поэтому червяк К должен быть построен или специально к осциллографу или же график /() фотогрифически должен быть изменен до размеров, при которых его период будет изображаться вполне определенной для прибора длиной оси абсцисс.

Цилиндр / и потенциометр // дают возможность изменять силу тока в первой катушке по закону /(д), а цилиндр /fl и IV изменяют силу тока во второй катушке по законам sinx, sin2r, sin Jr... sin /0 в зависимости от включенной комбинации зубчаток-при одном цилиндре / с осью jV и по законам cosjr, cos 2r, cos Зл-... cos 70 j: при тех же комбинациях зубчаток, но другом сцеплении.

Ток через счетчик пропускается в течение того времени, когда точка О визира М пройдет один период кривой /(), а цилиндр /// сделает, следовательно, 1, 2, 3... 10 оборотов. Показания счетчика будут пропорциональны

а - --J / (jr). sin Лг . rfr

оч

или

О-

(дг) COS ftr ,

о

где А 1, 2, 3... 10, что дает возможность определить амплитуды гармоник до 10-й включительно. Коэфициент пропорциональности будет зависеть от Е, Е , градуировки счетчика и масштаба ординат графика f(x) и в случае надобности может вариацией этих параметров сведен к единице. Если во второй катушке будем пропускать ток постоянной силы, который получается при максимальном отклонении ползунка потенциометра IV и отключении зубчатых сцеплений, то счетчик покажет в том же масштабе удвоенный коэфициент

. 2тс « iJ/w Порядок работы с машиной следующий Рамку L отбрасываем с выступов I вверх и наклеиваем на цилиндр / график/Хл). Опускаем рамку L. Заставляем цилиндр /// вращаться от часового механизма до положения, когда кривая цилиндра /// касается средней точки потенциометра /Г. Вращая вручную цилиндр / заставляем ось J/-OB графика f(x) совпасть с линией у-у на стекле визира М. В этом положении сцепляем цилиндр / с диском е при помощи собачки F. Вращая ручку Р, заставляем точку О визира М совпасть с кривой j(x}. Пуская вход часовой механизм// включаем ток рубильником 7. Вращая барабан //, заставляем точку О бежать по кривой /(л). Когда точка кончит обход одного периода графика, вырубаем ток и останавливаем часовой механизм. Применяя различные йомбинации зубчаток, получим ряд показаний счетчика, соответствующих Oj, Сг, из-. Дю- Сцепляя цилиндр / с диском е при максимальном отклонении проволоки на потенциометре /F и проделывая то же получим &,. 2, Ьг- bi и при неподвижном цилиндре Ш-2 А. Так как

. и

..

trr --

3 Л- - д .

I то можно написать

I/() siп(л: + 0 -4-Лг (2т-1-92) + Лзз1п(5г + У +...

Предмет изобретения.

1. Электрическая машина для приближенных вычислений выражений вида

Ъ //W rfx, где/ (лг) и 7 (jr)-функции

переменной х, задаваемые или могущие быть заданными в виде графиков, отличающаяся применением двух потенциометров а b VI а Ь, средние точки е и с которых, соответствующие осям абсц.исс графиков, соединены, каждая, с началом отдельной обмотки счетчика электрической энергии, концы коих присоединены к подвижным контактам d v d потенциометров, перемещаемым по кривым графиков, надетых на цилиндры, приводимые в равномерное вращение.

2.Форма выполнения машины по п. 1 при примейении ее в качестве гармонического анализатора отличающаяся тем, что график, соответствующий периодической функции переменной, выполнен в виде напаянной на поверхности металлического цилиндра /// проволоки, согнутой в петлю, соответствующую синусоиде, и касающейся различных точек потенциометра IV при вращении цилиндра /// часовым механизмом Н через посредство соответствующей из передач G.

3.Форма выполнения машины по п.п. 1 и 2, отличающаяся тем, что второй потенциометр выполнен в виде вращаемого рукояткой Р валика // из изолирующего материала с выбранной в нем канавкой для проволоки сопротиврения, которой касается штифт р визира М, устанавливаемого на кривую графика, наложенного на барабан /, приводимый в равномерное вращение передачей от часового механизма Н,

причем форма витков на цилиндре II наложена тйким образом, чтобы при шунтировании части потенциометра между средней точкой и точкой касания

штифта р постоянным сопротивлением цепи катушки счетчика сила тока в этой цепи была пропорциональна расстоянию между этими точками.

Фиг.б