Блок нелинейности Советский патент 1980 года по МПК G06G7/28 

Изобретение относится к электрическому моделированию, а более конкретно к устройствам, реализующим нелинейност параметров или функций дифференциальных уравнений в частных производньсх, и предназначено для совместной работы с сеточными электроинтеграторами при решеНИИ нелинейных краевых задач теории по ля, задач тепломассопереноса, задач теории упругости И т.д. Известны устройства, предназначенные для реализации нелинейности параметров или функций, которые содержат функциональное сопротивление, следящую систему и исполняющее устройство l . Такие устройства могут воспроизвести только определенный тип нелинейности параметров или функции и сложны в из готовлении. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является блок нелинейности, состоящий из дискрет ного функционального сопротивления, составленного из соединенньсх параллельно потенциометров, компаратора, реверсивно го электродвигателя и сопротивления, аналогично функциональному, на котором задается эталонное напряжение для работы компаратора. Сьем эталонного напряжения и функциональной зависимости производится с помощью скольз1пцих контактов, соединенных механически с редуктором электродвигателя 2 ,о Задание эталонного напряжения для работы компараторов в генераторе функций через дискретное сопротивление обладает тем недостатком, что при величине сигнала на входе компаратора, близком к величине эталонного напряжения перехода от одного дискретного его значения к другому, работа всего устройства становится неустойчивой. Кроме того, при наличии дискретного функционального сопротивления с параллельно соединенными потенциометрами и сьема функциональной зависимости с помощью скользящего контакта возможны ошибки в получении функциональной зависимости за счет того, что сколь35пций контакт по мере продвижения по контактной планке может задействовать либо два рядом стоящих контакта, либо оказаться между контактами и разорвать цепь прохождения напряжения через потенциометры. Управление электродвигателя непосредственно компаратором требует повышенной мощ11ости от последнего, а следовательно, и увеличения габаритов всего устройства в целом. Цель изобретения - повьпдение точности и устойчивости работы и уменьшение габаритов блока. Поставленная цель достигается тем, что в блок нелинейности, содержащий компаратор, один вход которого соединен с выходом первого источника постоянного напряжения, а другой вход - с подвижным Контактом линейного-потенциометра, выводы которого связаны с вьЕХодами второго и третьего источников постоянного напряжения, реверсивных электродвигатель, редуктор, источник питания и элемент с функционально изменяемым сопротивлением выход которого является выходом блока, введено электронное реле, а элемент с функционально изменяемым сопротивлением вьшолнен на последовательно соединенных потенциометрах, движки которьгх механически связаны с валом реверсивного электродвигателя, который через редуктор связан с подвижным контактом линейного потенциометра, причем управляющие входы реверсивного электродвигателя связаны с источником питания через замьшающие контакты электронного реле, вход которого соединен с выходом компаратора. На чертеже представлена принципиальная схема блока нелинейности, который состоит из компаратора 1, на вход которого эталонное напряжение подается с подвижного контакта линейного погенциометра 2, электронного реле 3, реверсивного электродвигателя (постоянного тока 4, элемента 5 с функционально изменяемым сопротивлением и.редуктора б, причем выход 7 компаратора 1 соединен с входом электронного реле 3, замыкающие контакты 8 которого связаны с выходами источника 9 питания. Электронное реле 3 выполнено на транзисторах Ю и 11 и ди одах 12, Элемент 5 с функционально измеряемым сопротивлением выполнен на Последовательно соединенных потенциомет рах 13 с общей контактной планкой 14, по которой перемещается подвижной контакт 15, Выход 16 элемента 5 является выходом блока, причем входные сигналы блока задаются первым 17 (L/,), вторым 18 (Uj,) и третьим 19 (U) историками остоянного напряжения. Блок нелинейности работает следуюим образом. Напряжение U | , подаваемое на вход омпаратора 1 от первого источника 17, сравнивается с эталонным напряжением, снимаемым с подвижного контакта потенциометра 2, сопротиапение которого линейно зависит от угла поворота его полвижного контакта. При этом выходное напряжение компаратора 1 может иметь положительную или отрицательйую полярность и быть равным нулю. В зависимости от полярности напрямсения на вьосоде 7 компаратора 1 срабатывает одна или другая часть электронного реле 3 и контактами 8 пошслючает электродвигатель 4 к выходам исгоч шка 9 питания положительной или отрицательной полярности. Ротор электродвигателя 4 через редуктор 6 меха ничвски связан с подвижным контактом потенциометра 2 и подвижным контактом 15 элемента.. Движение подвижного контакта потенциометра 2 направлено таким образом, чтобы эталонное напряжение стало равным входному напряжению I) i . При .совпадении эталонного и входного напряжений сигнал на выходе 7 компаратора 1 становится равным нулю, что приводит в закрытое состояние транзисторы 10 электронного реле 3. Замыкающие контакты 8 реле 3 прерывают цепь питания электродви- гателя 4, который останавливается и удерживает подвижный контакт потенциометра 2 в положении равенства входного (+U|) и эталонного напряжения (+U,,+ . Подвижный контакт 15 элемента 5, Двигаясь вместе с подвижным контактом потенциометра 2 по контактной планке 14, изменяет общее сопротивление элемента 5, значение которого снимают с вькода 16. Потенциометры 13, входящие в состав элемента 5, соединены последовательно. Диапазон работы блока нелинейности определяется напряжениями источников 18 и 19 ( и -i-Ug ), которые подаются на потенциометр 2. Устойчивость работы автоматического блока не;шнейности обеспечивается применением потенциометра эталонного напряу сения с,линейным изменением сопротивления от угла поворота его подвижного контакта. Последовательное соединение потенциометров 13 в элементе 5 позволяет изба

виться от ошибок при скольжении контакта 15 по контактной планке 14 в случае, если подвижный контакт 15 замкнет рядом находящиеся контактные ламели, изолирующее расстояние между которыми может быть выбрано достаточно малым.

Применение электронного реле 3 для управления реверсом электродвигателя 4 позволяет существенно уменьшить габариты устройства.

Формула изобретения Блок нелинейности, содержащий компа--is

ратс, оДин вход которого соединен с вььходом первого источника постоянного напряжения, а другой вход - с подвижным контактом линейного потенциометра, вьшоды которого связаны с выходами го

и третьего источников постоянного напряжения, реверсивный электродвигатель, редуктор , источник питания и элемент с функционально изменяемым сопротивлением.

выход которого является выходом блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы и уменьшения габаритов блока, в него

введено электронное реле, а элемент с функписашльно изменяемым сопротивлением вьтолнен на последовательно соединенных потенциометрах, движки которых механически связаны с валом реверсивного электродвигателя, котсчэый через редуктор связан с подвижным контактом линейного потенциометра, i причем управляющие вхо ды реверсивного электродвигателя связаторого соединен с вькодом компаратора.

Источники информации, прийятые во внимание при экспертизе 1. Мацевитьй Ю. М. Электрическое моческой теплофизики. Киев, Наукова думка, 1977. с. 222.

2. Заявка Великобритании NO 1362570, кл. Q 4 Q, 1974. ны с источником питания через замыкающие контакты электронного реле, вход комоделирование нелинейных задач техни-