Патент ссср 153578

ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ ВИДА:

zi + F(x,ó);,га = Р1(х+ Лх), (у + Лу) ) Заявлено 29 апреля 1962 г. за М 776060/26-24 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений и товарных знаков» М 6 за 1963 г.

Основное авт. св. Ph 149627 от 18 октября 1961 г. иа имя тех же лиц

В основном авт. св, № 149627 описано емкостное устройство для воспроизведения различных математических функций.

Предлагаемое емкостное устройство предназначено для воспроизведения двух значений математических функций двух переменных вида:

zi = F(x, у); ае —— F((x+ Лх), (у+ Лу)) и отличается применением двух считывающих пластин конденсатора, расстояние между которыми изменяется пропорционально смещениям аргументов воспроизводимой функции, На фиг. 1 поясняется принцип действия устройства; на фиг. 2 показана электрическая схема включения устройства; на фиг. 3 — принцип действия устройства для знакопеременной функции; на фиг. 4— электрическая схема включения устройства для воспроизведения знакопеременной функции F(x, у); на фиг. 5 — конструктивная схема устройства.

Устройство выполнено следующим, образом. На некоторую область

А поверхности 1 из диэлектрика наносится слой электропроводящето материала (например, фольги, токопроводящей краски и т. п.). Все участки области А электрически соединены между собой. № 153578

Таким образом, можно записать:

Ядв, = к Р(х „у,) = к,z„ АВ, = k)Ff (x + Лх) е (у + Лу) ) k z (1) (2) где: Яав,— плошадь области А, ограниченная периметром визира 2.

Зав,— то же, для визира 3.

Таким образом, устройство содержит два конденсатора Л-2 н А-3, у которых визиры 2 и 3 и взаимодействующие с ними участки области А поверхности составляют соответствующие обкладки.

Известно, что емкость конденсатора прямо пропорциональна площади перекрытия конденсаторных пластин и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Так как в данном случае расстояние между поверхностью 1 и визирами 2 и 3 постоянно, то емкость конденсаторов пропорциональна значениям функций z< и z .

Лля исключения влияния краевых эффектов огибающие линии области А должны быть соответствующим образом скорректированы. Тогда для емкостей конденсаторов будем иметь соответственно выражения: (3) (4) Сл-а = kgF(x,, у ) =kgzg, СА-3 = 4Р((х, + Ьх), (уу+ Лу)) = f4, где 4 — коэффициент пропорциональности.

На электрической схеме включения устройства для знакопостоянной функции F(x, у) (фиг. 2) приняты следу ощие обозначения: 4— питающий трансформатор, 5 и б — конденсаторы устройства, 7 и 8— выходные трансформаторы тока.

По осям Х и У системы координат в определенном масштабе откладываются значения аргументов заданной функции F(x, у). Область

А поверхности строится так, что в каждой точке поверхности I с координатами х,, у> плошадь области А поверхности, ограниченная фиксированным для каждого случая периметром визиров 2 и 3, пропорциональна значению функции F(x, у) для данного значения аргументов х,, у .

Оба визира 2 и 3 имеют одинаковые размер и форму (фиг. 1), выполнены из токопроводящего материала и электрически изолированы один от другого. Визир 3 смещен относительно визира 2 на величину Лх по осн Х и Лу по оси У. Визиры могут перемещаться параллельно самим себе, причем плоскости визиров должны быть параллельны поверхности I, а расстояние между поверхностью 1 и визирами 2, 3. остается постоянным и одинаковым для обоих визиров.

Таким образом, расстояние между визирами 2 и 3 от поверхности

/ и ее области А однозначно определяется координатами направляющей точки N, связанной с визиром 2. Каждой паре значений координат х,, pg в заданном интервале соответствует определенное расположение визиров 2 и 3 относительно поверхности 1 и области А.

Конфигурация области Л такова, что площадь ее, ограниченная периметрами визиров, пропорциональна значениям функции F(x,ó) для значений аргументов (х,, у ), т. е. для аргументов (х,+Ьх) (у + Ьу) № 153578

Полагая, ч то емкостное сопротивление цепей схемы значительно

1 и!4. больше омического и индуктивного, получим для значений токов (и (l1 = — Й4 УОИСА.2 j ((Ф0 (5)

С4 R

4 = = ((с4 0(0С А-3 (6)

" a-з

Выходные напряжения схемы (вторичные напряжения трансформаторов тока) равны:

Ug = k7 811= М7 8(0®Сл-z 71

U2 = (271812 = М7ч8(040СЯ-З, (8) где: Up — напряжение возбуждения устройства (напряжение сети);

40 — частота сети;

k4 — коэффициент трансформации трансформатора 4;

k78 — коэффициенты трансформации. трансформаторов 7 и 8.

Подставляя в равенства (7) и (8) значения С,4.2 и Сд.з иэ (3) и (4), получаем: (9j (so) 07 = k2k4k7,8 Up(024 — — kpZg, (1 kzk4k718 (0® 2 0 2 гдe 0 = k2k4k7,8 — общий коэффициент передачи устройства.

Таким образом, выходные напряжения устройства пронорциональпы двум значениям функции F(x,ó) для смещенных значений аргуменгов. Зля правильной работы устройства трансформаторы 7 и 8 тока должны подключаться на вход низкоомной нагрузки, например транзисторного усилителя.

Для воспроизведения значений знакопеременной функции F(x, у) используются области А(А2 поверхности (фиг. 3). Область А1 соответствует значениям аргументов м и у, при котьрь(х фувзция F(1, у> положительна, а область А2 соответствует значениям аргументов х и у, при которых функция F(x, у) отрицательна. Область А4 и А2 электрически изолированы одна от другой. Их овойства аналогичны свой(ства ( области А: площадь ограничивается периметром визиров и пропорциональна значению функции F(x, у) для аргументов х,, у>, являющихся координатами визира.

На электри,еской схеме вкл(очения устройства для воспроизведения з(1акопеременной функции F(x, у) (фиг. 4) обозначения идентичны обозначениям схемы на фиг. 2.

В(иры 2 и 3 смещены один относительно другого на Лх и Лу из р

1(1 (фиг. 3). Характер взаимодействия каждого из визиров с областям

А и А разбирается на примере визира 2. Он может взаимодействовать либо только с Аь тогда С,4 z =0 (положение М((на фиг. 3):

И вЂ” . ч: либо только с Az и тогда Сд 1 =0 (положение (V(z на фиг. 3); либо, наконец, с обеими областями одновременно (положение j47(з на фиг. 3).

Взаимодействие визира 3 с областями 44(и А2 аналогично. Области А, и А2 строятся так, чтобы емкости Сл72, С42-2, С,4ьз, 42-з

С были пропорциональны значениям функции в соответс7(вующих точках. № 153578 — 4

В смежных участках областей А и Ав, пврекрываемых визирами

2 и 3, площади строятся так, чтобы обеспечить:

Слi.a — Слв в = ЙвР(х, у) = A,pz;

Сл1-3 — Слв-з = kpF((x + Лх), (y + Ьу)) = 142в

Выходные напряжения на фиг. 4 с учетом выражений (7), (8) и (11) принимают вид:

Vx = Iree(I» — 1л) = Мт,в0осв(См в — Слв-з) =

= 2 41 7чe V p zt = 4 1 у (12) (11) Vs = Ь,в(1» — 1ы) =K ieVp>(Cл1э — Слвз) =

= Мч,eke Vp(ozs = kpze, (13) где: 4 — коэффициент трансформации трансформатора 4 для данной схемы; яв = >4>,в4(авва — обший коэффициент передачи устройства;

I», l>p, I», 1вв — значения токов в цепи при различных положениях визиров 2 и 3.

Таким образом, устройство может вырабатывать электрические сигналы (напряжения), пропорциональн.те двум значениям функции двух независимых переменных со смещенными аргументами, причем фаза сигнала изменяется на 180 при изменении знака значения функции.

Смешения аргументов заданной функции Ьх и Ьу могут быть либо фиксированными и не изменяющимися в процессе работы, либо может быть предусмотрена возможность изменения смешения аргументов Ьх и Ьу в процессе работы устройства.

Возможно созданис различных конструкций модификаций, реализующих предлагаемое устройство, На фиг. 5 приводится один из вариантов.

В пластмассовом корпусе 9 перемещается при помощи тяг 10 основная поверхность (пластина) 1 с нанесенными на ней областями An и Аь Тяги 10 перемешаются в соответствии с изменением аргумента у в направляющих 11. Пластина 1 покрыта слоем диэлектрика, фиксирующего величину расстояния между обкладками конденсатора. По диэлектрику перемешаются два визира (рабочие пластины) 2 и 3. Визир 2 перемешается тягами 12 в направляющих 13 в соответствии с изменением аргумента х. На тяге 12 установлены кронштейны 14, в подц ипниках которых при помощи валика 15 вращается микрометрический ходовой винт 16, а по винту 16 при его вращении перемещается двойная маточная гайка 17. В подшипниках этой гайки закреплен микрометрический ходовой винт 18, который приводится во вращение валиком 19 через пару конических шестерен 20.

С пластиной 3 связана маточная гайка 21, перемещающаяся по ходовому винту 18. Перемешением тяг 10 и 12 устанавливается взаимное положение пластин 1 и 2, соответствующее значениям аргументов х и у. Вращением валика f5 и винта 16 устанавливается смещение пластины 3 относительно пластины 2 на величину Ьх, а вращением валика

l9, шестерен 20 и винта 16 — смещение визира 3 относительно визира

2 на величину Ьу. При этом взаимное положение пластин 1 и 3 будет соответствовать значениям аргументов х+ Ьх и у + Ьу.

Так как валики 16 и 19 перемешаются в направлении оси Х, то привод к ним должен быть осуществлен либо при помоши телескопических кардаиных валиков, либо валиком со скользящей шпонкой. № 153578 — 5

Данная конструкция позволяет вырабатывать одновременно два значения функции двух переменных со смещенными значениями аргументов. Смещения аргументов могут изменяться в процессе работы устройства в определенных пределах: от Лхщ до Лх,» и от gym,„äî У аах

При воспроизведении периодических функций удобнее придавать устройству цилиндрическую форму и области А1 и А выбирать на боковой поверхности цилиндра. Цилиндр поворачивается вокруг своей оси пропорционально одному аргументу, а пластины 2 и 3 — вдоль образующей цилиндра. В более простых устройствах может быть предусмотрено постоянное смещение пластин 2 и 3 (например, при воспроизведении синусной и косинусной зависимостей).

Таким образом, емкостное электромеханическое счетно-решающее устройство позволяет вырабатывать одновременно два значения математических функций двух независимых переменных со смещенными значениями аргументов в соответствии с выражениями:

z —— F (х, у); z> —— F((x + Ьх), (у+ Лу) )

Предмет изобретения

Емкостное устройство для воспроизведения двух значений матема.тических функций двух переменных вида:

zq —— F(x, y); z — — F((x + Лх), (у+ Ьу)) по авт. ов, № 149627, отл и ч а ющееся применением двух считывающих пластин конденсатора, расстояние между которыми изменяется пропорционально смещениям аргументов воспроизводимой функции.

cut y

° °

Редактор В. М,-Парнас

Типографии, пр. Сапунова, 2.

Техред Т. П. Курилко Корректор М. И. Эльмуд

Поди. к пе». 5/IX — 63 г. Формат бум. 70Х108(/м Объем 0,61 изд. д.

Зэк. 2113/l Тираж 1050 Цена 4 коп.

1лНИИПИ Государственного комитета ио делим изобретений s открытий СССР

Москва, Центр, пр, Серова, д. 4.

/ (t

y((((E