Электромеханическое синусно-косинусное множительное устройство Советский патент 1982 года по МПК G06G7/16 

(5) ЗЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ СИНУСНОКОСИНУСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговым вычислительным устройствам, предназначено для умножения произвол ных функций, заданных электрическими напряжениями, на sitiu t и соз uJt и может использоваться в аппаратуре га монического анализа, в частности при экспериментальном исследовании нестационарных характеристик моделей ле тательных аппаратов путем их продувок методом вынужденных колебаний в аэродинамических трубах Известны синусно-косинусные множительные устройства, содержащие два дифференциальных перемножакицих моста с чувствительными элементами в плечах, сопротивления которых модулируются jip гармоническим законам Sin uJt и cos lot , использующие тензочувствител ьные элементы-тензорезисторы, размещенные на гибких пластинах-балочках, деформируемых по синуснокосинусным законам кривошипно-шатунным механизмом 1. Недостатки этого устройства состоят в сложности конструктивного размещения рабочих элементов строго под определенными углами, влекущей появление погрешностей, и сравнительно больших габаритах. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее кривошипнс-шатунный механизм, шатунами соединенный с гибкими пластинами-балочками, на которых укреплены два перемножающих тензомоста, при этом в нем кривошипно-шатунный механизм выполнен с двумя кривошипами, размещенными под углом 180° на общем валу, причем на каждом кривошипе укреплено по два шатуна, располох енных взаимно перпендикулярно t21. Недостатки известного устройства заключаются в невысокой точности работы за счет ошибок при установке тензометрических элементов в пространстве под определенными углами 39 ,сравнительно больших конструктивныл размерах, что затрудняет его использование во внутримодельной аппаратуре гармонического анализа, превалирующим требованием к которой является Компактность. Цель изобретения - уменьшение .габаритов электромеханического си-, нусно-косинусного множительного устройстввоПоставленная цель достигается тем, что в электромеханическом симусно-косинусном множительном устройстве, содержащем коленчатый вал, у которого пара колен расположена по углом 180, четыре шатуна, шарнйрно связанные соответственно с цетырь,мя консольно закрепленными на общем основании упругими пластинами, на каждой из которых размещены по два гензорезистора, расположенных на противоположных сторонах упругой пластины и включенных соответственно в, смежные плечи одного из двух дифференциальных множительных мостов, первые диагонали которых подключены к выход источника умножаемого сигнала, а вторые диагонали являются соответственно первым у вторым выходами устт ройст;ва, коленчатый вал снабжен дополнительной парой колен, расположенных под углом 180°, причем угол сдвига между основной и дополнитель7 ной парами колен составляет 90° каж дое колено коленчатого вала 01арнирно связано с соответствующим шатуном j все шатуны размещены по одну сторону от коленчатого вала, а упругие пластины расположены в одной плоскости. На фиг.1 показано электромеханическое синусно-косинусное мноЛйтельное устройство, кинематическая схема на фиг,2 - то же, принципиальная электрическая схема. Электромеханическое синусно-кбсим нусное множительное устройство состоит 13 механическбй и электрической частей. Механическая часть (фиг.1) содержит коленчатый вал 1 с четырьмя коле нами 2-5, четыре шатуна 6-9, четыре упругих пластины 10-13, на каждой из которых расположено по два тензорезистора Т и 15 (по одному с каждой ее стороны) соответственно. Коле на образуют две пары 2,3 и 4, каждой из которых они сдвинуты в пространстве на угол 180° и сопряжены шатунами с пластинами разных гармонических каналов, при этом угол сдвига между отдельными пара 1И составляет 90. Все шатуны расположены односторонне относительно вала 1, а все пластины консольно закреплены в одной плоскости на общем основании 16, Электрическая часть (фиг.2) содержит два дифференциальных четырехплечих моста 17 и 18, каждый из которых образован идентичными тензорезисторами 1 и 15, расположенными на отдельных пластинах 10-13. Входные Диагонали мостов подключены к источнику 19 умножаемого сигнала U(t), а выходные диагонали являются выходами устройства 20 и 21. Устройство работает следующим образом. При вращении вала 1 с угловой скоростью ш посредством колен 2-5 и шатунов 6-9 упругие пластины 10-13 испытмаают механические деформации по синусно-косинусным законам. В результате по этим законам изменяются сопротивления тензорезисторов 1 и 15, размещенных попарно-разносторойне на пластинах . Например, в синусоидальном канале устройства (в мосте 17) в момент времениt эти сопротивления определяются следующими соотншиениями: R;JJ(i} RtK uftsinu), Rj4( smu)t-fruR H(, .где fl - среднее значение сопротивления тензорезистора (в недеформированноМ состоянии); К - коэффициент, связывающий перемещение конца упругой пластины с изменением сопротивления тензорезистора, укрепленного на ней (знаки t и - перед К соответствуют работе тензорезистора на растяжение и сжатие дВу - максимальнре значение изменения приращения сопротивления тензорезистора; uRN(t) - изменение приращения сопротивления тейзорезистора за счет наличия составляющих высших гармоник в законах деформации пластин(знаки + и - перед этим членом определяются противофазным расположением колен 2-3). Учитывая известное свойство дифференциальных четырехплечих мостов осуществлять перемножение сигнала на функцию изменения сопротивления плеч, на выходе 20, являющемся выхо ной диагональю моста 17, получаем электрический сигнал, пропорциональ ный i(t)U(t)-Sinujt. Аналогично На выходе 21, являющемся выходной диагональю моста 18 косинусного канала, имеем ) U(t).coStt)t. Таким образом, при вращении вала 1 с угловой скоростью.ш на выходах 20 и 21 устройства получаем сигналы, кратные произведениям произволь ной функции в виде электрического напряжения U(t) на зависимости Sinu)t иcoзшt. При этом конструктивная компоновка предлагаемого множительного устройства позволяет уменьшить поперечные размеры (.в частности, практически вдвое, уем у известного обеспечивает компактность устройства и позволяет использовать его во внутримодельной аппаратуре гармо нического анализа. Формула ивобретения Электромеханическое синусно-ко синусное множительное устройство, соWrI Ijr Г1 f JI tM I 1 ««% у держащее коленчатый вал, у которого , 35 30

г/

/7 1 пара колен расположена под углом 180, четыре шатума, шарнирно связанные соответственно с четырьямя консольно закрепленными на общем основании упругими пластинами, на каждой из которых разме1чены по два тензорезистора, расположенных на противоположных сторонах упругой пластины и включенных соответственно в смежные плечи одного из двух дифференциальных множительных мостов, первые диагонали которых подключены к выходу источника умножаемого сигнала, а вторые д|-1агонали являются соответственно первым и вторым выходами устройства, .. отл маюй1ееся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройст- . ва, коленчатый вал снабжен дополнительной парой колен, расположенных под углом 180, причем угол сдвига между основной и дополнительной парами колен составляет 90, каждое колено коленчатого вала шарнирно связано с соответствующим шатуном, все шатуны размещены по одну сторону от коленчатого вала, а упругие пластины расположены в одной плоскости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ff 337786, кл. G Об G 7/16, 1971. 2.АвтЬрское свидетельство СССР «« r frtfi ff «id-4 «.«« «0 л , кя. 6 Об G 7/16, 1970.