Устройство для выполнения графоаналитических операций Советский патент 1980 года по МПК G06G7/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ

1

Изобретение относится к средствам автоматизации графоаналитических операций при исследованиях произвольного вида кривых и ограничт ваемых ими плоских фигур, задаваемых графически или в функционально-аналитической форме.5

Известны электронные преобразовательные устройства разли1НЬ х типов, способные аппроксимативно воспроизводить требуемую функциональную зависимость, содержащие диодно-резистивные аппроксиматоры, фотоформеры и др. 1.

Недостатки известных электронных функциональных преобразователей и аппроксиматоров универсального назначения состоят в многоэлементности и структурной сложности каждого из коммутируемых с помо- 15 щью наборного, поля функциональных узлов, что сочетается с высокой степенью дискретности воспроизведения моделируемой функциональной зависимости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для выполнения графоаналитических операций, узел преобразования ко-, торого выполнен в виде изоляционной пластины с нанесенным на ее поверхность зигзагообразным высокоомным проводником в виде секций, например U-образной формы, причем указанная пластина с U-образными секциями снабжена прижимной крышкой с прямолинейными выступами из электроизоляционного материала, параллельными линиям зигзага и расположенными таким образом, что в результате прижима крышки к пластине каждый из выступов контактирует с соседней парой линий зигзага. Приспособление для съема сигнала выполнено в виде подвижного контакта, контактирующего с изгибами проводника пластины, а схема измерения выполнена в виде измерителя соотношения сопротивлений участков проводника , которые разделены подвижным контактом.

Однако это устройство, обеспечивая автоматизацию делительных операций, исключает возможность выполнения с его помощью операций вычитания площадей двух кривосторонних плоских фигур.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения интегрирования разности Произвольных сложных функций, разделения в заданном соотношении разностной площади двух криволинейных контуров, интегрирования раздельных функций и определения границ раздела при распределений определенного интеграла в требуемом соотношении.. . ; . Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для выполнения графоаналитических операций, содержащем изоляцибнную пластину, на поверхность которой на ffe cfeTia параллельно расположенные секции высокоомного проводника, шарнирно соединенную с пластиной прижимную крышку, имеющую на внутренней поверхности параллельно расположенные прямоугольные выступы, и подвижный элемент, контактирующий с секциями высокоомного проводника и подсоединенный к измерителю соотношения сопротивлений секций высокоомного проводника, разделенных подвижным элементом, изоляционная пластина имеет на поверхности параллельные прямоугольные выV ступы, которые ориентированы по отноше иию к выступам прижимной крышки во взаййно чередующемся порядке, секции высокоомного проводника на изоляционной пластИне выполнены в виде сококупности параллельно расположенных и равноинтервально разнесенных прямых отрезков, каждая смежная пара которых расположена на соответствующем выступе изоляционной пластины, выступы на внутренней поверхности прижим ной крышки выполнены по ширине с перекрытием по отношению к соответствующим парам высокоомных отрезков проводников, ра1сположенных на двух смежных выступах изоляционной пластины. На фиг. 1 представлен общий конотруктинный вид устройства; на фиг. 2 - конструкция изоляционной подложки (пластины) с нанесенным на ее выступы высокоомным проводником в форме параллельных, равностоящих друг от друга, отрезков; на фиг. 3 - конструкция прижимной крышки на фиг. 4 - схема взаиморасположения выступов изоляционной пластины с нанесен,. ньши на них высокоомными отрезками, а также выступов прижимной Kpbuuiffi йрй зат рытом состоянии последней; на фиг. 5 - Электрическая .схема соединения элементов и цепей устройства. Устройство содерЖИт изоляционную плас тину 1 с совокупностью параллельно и равноинтервально разнесенных на ее поверх ШСти идентичных прямоугольных выступов 2. На плоскую поверхность каждого из выступов 2 нанесены параллельно расположенные секции высокоомного проводника, каж Дая из Которых выполнена в виде пары параллельно расположенных, изолированкых друг от друга; отрезков 3. При этом все высокоомные прллгыё отрезки 3 оказываются р 1га6й йтерГ5а.льно и параллельно разнесснными, находящимися в одной плоскости, проходящей через пЙ осКйе поверхности выступов 2 пластины 1 (фиг. 2). Подвижный элемент (контакт) 4 с помощью каретки и двух направляющих стержней nepeWemaefся вдоль кромки изоляционной пластины 1, соприкасаясь с окончаниями параллельных отрезков 3 (фиг. 1, 2 и 5). Прижимная контактная крышка 5, шарнирно соединенная с корпусом устройства, со своей внутренней стороны имеет параллельные прямоугольные выступы 6 (фиг. 3), расположенные таким образом, что при закрывании крышки 5 и фиксации ее в прижатом состояний по отнощению к пластине 1 внутренние выступы 6 крышки 5 и выступы 2 изоляционной пластины 1 орйёйТируютйя в щахматном, т. ё. взаимно перемещающемся порядке (фиг. 4). При этом каждый иЗ выступов 6 крыщки 5 одновременно контактирует с парой высокоомных отрезков 3, расположенных на двух соседних выступах 2 изоляционной пластины 1. Устройство содержит также переключатель 7 рода контроля, схему для измерения абсолютной величины сопротивления и схему для Измерения соотнощений между величинами сопротивлений частей цепи, составленной Скоймутированными высокоомными отрезками 3 и разделенной подвижным контактом 4. Измерительная схема устройства содержит наряду с Коммутируемыми высокоомными прямыми отрезками 3 и. подвижным контактом 4 также переключатель 7 рода контроля, измерительный линейный потенциометр 8, стрелочный индикатор 9 и нормальный элемент 10. Подвижный контакт 4 и движок потенциометра 8 снабжены стрелочными указателями, перемещающимися вдоль обеих кромок двухщкальной линейки 11. Выполняемые контактным движком 4 и движком потенциометра 8 функции переменных токосъемных элементов совмещаются при этом с функциями задающих и индикаторно-расшифровываюСцйх органов, взаимно действующих с двухщкальной линейкой 11 (фиг. 1 и 5). Из электрической схемы устройства (фиг. 5) видно, что крайне расположенные высокоомные отрезки 3 и концы линейного измерительного потенциометра 8 подключены параллельно через переключатель 7 рода контроля к нормальному элементу 10. Между подвижным контактом 4 и движком линейного потенциометра 8, включен стрелочный прибор 9, имеющий как дифференциальную шкалу нуль-индикатора, так и шкалу омметра. Устройство-фаботает следующим образом. Если требуется определить интеграл разности двух функциональных зависимостей

произвольного вида (в том числе и зависимостей, которые не могут быть выражены аналитически), то график одной из заданных функций наносится на рабочую поверхность изоляционной пластины 1 с помощью электропроводящих чернил, пасты (электролита), либо с помощью графитового стержня (карандаша) или древесного грифеля.

На внутреннюю же рифленую поверхность прижимной крыщки 5 наносится теми же средствами (электролитом, графитом и т. п.) график второй из заданных функциональных зависимостей.

Поскольку прямолинейные отрезки 3 из высокоомного электропроводящего материала попарно расположены на прямоугольных выступах 2 изоляционной пластины 1, то кривая первой из заданных функций, наносимая на поверхность пластины 1 электропроводящим веществом, получается прерывистой и представляет собой совокупность штриховых токопроводящих элементов, расположенных только на внещней поверхности прямоугольных выступов 2 изоляционной пластины 1.

Соответственно, ввиду того, что внутренняя поверхность прижимной крышки 5 имеет систему параллельных выступов 6 (фиг. 3), нанесенная электропроводящим составом на внутреннюю поверхность крышки 5, кривая второй из заданных функциональных зависимостей образована совокупностью штриховых токопроводящих элементов, расположенных на выступах 6 крышки 5 и изолированных друг от друга,

До закрывания крышки 5 штриховые то-копроводящие элементы графика первой из заданных функций, нанесенные на поверхность выступающих частей 2 изоляционной пластины 1, соединяют между собой на различных уровнях и попарно прямолинейные высокоомные отрезки 3.

При прижиме крышки 5 к пластине 1 штриховые электропроводящие элементы, нанесенные на внутренние выступы 6 прижимной крыщки 5, скоммутируют между собой на различных уровнях пары высокоомйых отрезков 3, предварительно сочлененных электропроводящим веществом, нанесенным на выступы 2 пластины 1 при отображении первой из заданных функциональных зависимостей.

Таким образом, при прижатом состоянии крыщки 5 к пластине 1 щтриховыми токопроводящими элементами, нанесенными на выступы 2 пластины 1 и отражающими график первой заданной функции, а также штриховыми токопроводящими элементами, нанесенными на внутренние выступы 6 прижимной крышки 5 и отражающими график второй из заданных функций, прямолинейные высокоомные отрезки 3 сочленены в неразрывную зигзагообразную цепь, ограничиваемую кривыми двух заданных функций.

Сформированная указанным образом зигзагообразная цепь, образованная различными частями-высокоомных отрезков 3 и перемыкающими их в чередующемся по уровню порядке штриховыми электропроводящими элементами обоих заданных кривых, нанесенных на выступы 2 пластины 1 и на выступы 6 крыщки 5, оказывается вписанной при этом в двусторонне криволинейную фигуру, ограничиваемую графиками заданных функций.

Электрическое сопротивление сформированной таким путем цепи является пропорциональным площади фигуры, ограничиваемой двумя кривыми, т. е. пропорциональным интегралу разности двух заданных функций.

Устанавливая подвижный контакт 4, и подвижный контакт линейного потенциометра 8 в крайнее левое (фиг. 1, 5) положение и переводя переключатель 7 вправо (фиг. 5), измеряют с помощью нормального элемента 10 и стрелочного индикатора 9, переводимых в измерительную схему омметра, абсолютное сопротивление выщеуказанной электрической цепи, зигзагообразно вписанной в криволинейную фигуру, ограничиваемую с обеих сторон кривыми двух заданных функциональных зависимостей.

Шкала стрелочного индикатора 9 при указанном положении переключателя рода контроля 7 обеспечивает непосредственное считывание показаний в единицах контролируемого параметра - площади разностной .фигуры или интеграла разности двух заданных функций.

При необходимости распределения в требуемом соотнощении площади разностной криволинейной фигуры, полученной в результате вычитания двух исходно заданных криволинейных фигур, а также при необходимости разделения интеграла разности двух функций в соответствии с заданным соотнощением переключатель 7 рода контроля устанавливают в левое по чертежу положение (фиг. 5), движок с помощью нижней щкалы масштабной линейки устанавливают в положение, отвечающее требуемому соотношению, на котором должен быть разделен интеграл разности двух заданных функций, либо площадь разностной фигуры.

После нанесения электропроводящим веществом на внутреннюю поверхность крышки 5 и на рабочую поверхность пластины 1. двух исходно заданных кривосторонних фигур или графиков заданных функций закрывают крыщку 5 и подвижный контакт 4 перемещают до положения, при котором стрелка индикатора 9 установится на нуле. Это соответствует завершению операции деления интеграла разности двух исходно заданных функций.

Абсциссы полученных в результате деления разностной криволинейной фигуры двух

производных двусторонне криволинейных фигур, площади которых представляют собой части интеграла разности двух заданных исходных функций, определяются по верхней шкале масштабной .тинейки 11 как отрезки, разделяемые найденным конечным положением шкального указателя подвижного контакта 4..

После выполнения указанных графических операций следы токопроводящего вещества (карандаша, пасты, чернил) удаляются с внутренней поверхности прижимной крышки 5 и .с рабочей поверхности изолируюш.ей пластины 1 простым протиранием их тканью.

При необходимости определения интеграла произвольной функциональной зависимости, в том числе и зависимости, которая не может быть выражена аналитически - график заданной функции с помощью токопроводящего агента наносится на рабочую поверхность изоляционной пластины 1, а на внутреннюю поверхность прижимной крышки 5 параллельно ее нижней кромке, прилегающей при закрывании крышки к двyJ шкальной линейке 11, токопроводящим агентом наносится прямая линия, отвечающая принимаемой для интегрирования отсчетной оси абсцисс.

Определение полного интеграла заданной функции, как и вышерассмотренное нахождение интеграла разности двух задаваемых функциональных зависимостей, производится переводом контакта 4 и движка потенциометра 8 в крайнее левое положение, а переключателя 7 рода контроля - в правое положение, после чего стрелочный прибор 9 показывает искомый интеграл, либо площадь кривосторонней фигуры, ограничивае.мой графиком заданной функции.

Полный интеграл произвольной функции может быть графически найден и путем обмена ролями между частями устройства формирующими первично преобразующую цель.

Для разделения интеграла заданной функции в требуемом соотношении на внутреннюю поверхность крышки 5 (или на рабочую поверхность пластины 1) токопроводящим агентом наносится график заданной функции, а на кромку рабочей поверхности изоляционной пластины 1 (или соответственно на кромку внутренней поверхности прижимной крышки 5) наносится абсциссная прямая. Движком потенциометра 8 по нижней шкале линейки 11 устанавливается соотношение, в котором должен быть разделен интеграл заданной функции. После прижатия крышки 5 к пластине 1 и перевода переключателя 7 в левое положение подвижный контакт 4 перемещают до момента, когда стрелка индикатора 9 остановится у нуля. Отрезки, разделенные найденным конечным положением щкального указателя подвижного контакта 4 на верхней шкале масштабной линейки И, определяют границу раздела полного рнтеграла исходной функции согласно заданному соотношению.

Устройство позволяет также за счет изменения порядка манипулирования элементами 4, 7 и 8 решать задачи, являющиеся обратными и противоположными рассмотренным выще.

Формула изобретения

Устройство для выполнения графоаналитических операций, содержащее изоляционную пластину, на поверхность которой нанесены параллельно расположенные секции высокоомного проводника, шарнирно соединенную с пластиной прижимную крышку, имеющую на внутренней поверхности параллельно расположенные прямоугольные выступы, и подвижный элемент, контактирующий с секциями высокоомного проводника и подсоединенный к измерителю соотношения сопротивлений секций высокоомного проводника, разделенных подвижным элементом, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения интегрирования разности произвольных сложных функций, разделения в заданном соотношении разностной площади

0 двух криволинейных контуров, интегрирования раздельных функций и определения границ раздела при распределении определенного интеграла в требуемом отнощении, в нем изоляционная пластина имеет на поверхности параллельные прямоугольные вы ступы, которые ориентированы по отнощению к выступам прижимной крышки во взаимно чередующемся тюрядке, секции высокоомного проводника на изоляционной пластине выполнены в виде совокупности параллельно расположенных и равноинтервально разнесенных прямых отрезков, каждая смежная пара которых расположена на соответствующем выступе изоляционной пластины, выступы на внутренней поверхности прижимной крыщки выполнены по щирине с

5 перекрытием по отношению к соответствующим парам высокоомных отрезков проводников, расположенных на двух смежных вы. ступах изоляционной пластины.

Источники информации,

pпринятые во внимание при экспертизе

мащины. «Мир, т. 1 и т. 2, 1967-68.

№ 514190, кл. G 01 В 19/26, 1976 (прототип). Фиг.

Фиг. 5

I-

-I-.