Электрическое счетное устройство

класс 21 е, к31

14928 йвторекое евидетельетво на ивобретение

ОП ИСНН И Е электрического счетного устройства.

К авторскому свидетельству К. К. Фохта, заявленному 20 января

1930 года (заяв. саид. ¹ 64799).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 января 1932 года.

Уже известны электрические счетные устройства, в основе которых лежит использование соотношения между силой тока и сопротивлением электрической цепи, подбираемой таким образом, что изменение силы тока в ней происходит в какой-то математической зависимости от ее сопротивления. Изобретение заклю Ф чается в конструктивной форме выполнения прибора, предназначенного для подобных вычислений, в частности для разложения и сложения векторов.

Векторы некоторых величин, например скорости, могут быть выражены в виде электрического тока, сила которого пропорциональна рассматриваемой величине. Так как проекция вектора Р(фиг.1) на произвольную ось Оу равна Vcosа., а на перпендикулярную ей ось Ох—

Vsina, то задача сводится к получению в некоторой цепи тока, сила которого пропорциональна Vcosa или Vsin а.

На фиг. 2 показана схема для производства этого измерения. К зажимам 1 и 2 подводится напряжение, пропорциональное рассматриваемому вектору.

Измерительный прибор 3 будет непосредственно показывать его величину.

Пусть ro представляет некоторое сопротивление, например реостат. Сила тока в ответвленной цепи 5 — 4 — 7, где 4— измерительный прибор, проградуированный в тех же единицах, как и 3, например, в единицах скорости, зависит от положения движка 5. Если сопротивление r0 мало по сравнению с r (сопротивление всей неразветвленной части цепи, включая внутреннее сопротивление источника тока) и по сравнению с r„. (сопротивление ответвления), то, пренебрегая погрешностью, силу тока в ответвлении можно считать изменяющейся пропорционально г„то-есть сопротивлению шунтированного участка. Движок 5 можно заставить скользить так, что его расстояние от конечной точки 7 всегда будет пропорционально косинусу угла поворота рукоятки, управляющей его движением

На фиг. 3 показан принцип „косинусного потенциометра". Стержень OA длиной 1 закреплен в точке О. При повороте его из начального положения на угол а расстояния его конца от осей О.г и Оу равны соответственно 1cosa H 1sina.

Для осуществления рассматриваемой здесь задачи необходим, следовательно, механизм, в котором поворот на некоторый угол превращался бы в прямолинейное движение движков (или движка) по закону косинуса нли синуса.

Сделанное допущение о пропорциональности тока в ответвлении косинусу или синусу угла поворота не вполне точно, так как: 1) при перемещении движка 5 (фиг. 2) изменяется сопроти.вление всей цепи между зажимами 1 и 2, :а следовательно и ток в не разветвленной части цепи; 2) ток в ответвлении не вполне пропорционален сопротивлению.

На фиг. 4 представлена в упрощенном виде схема фиг. 2 с той разницей, что обмотка потенциометра продлена до точки 8, то - есть показаны условия для измерений при любом угле а (при а=90 i

:и u=270 движок 5 совпадает с точкой 7, при u=180 — с точкой 8). Для рассмотре.ния.влияния перемещения движка 5 на

"сопротивление цепи и на силу тока

;в ответвлении достаточно участка 6 — 7 или 7 — 8, так как половину сопротивления потенциометра (- — = ro) можно (2го всегда рассматривать как постоянную величину, слагающуюся с сопротивле.нием остальной не разветвленной части цепи r4.

Обозначая сопротивление между точ:ками б и 7 через R, имеем

1 r, r;

Я =" +-1--- 1=Г+1 + 1 го-+Г, Г4 " о

r3 Г4+Г3 Го +Г4 Го

Го + Г4

Так как по условию r4 = r, cos а, Гз = г, (1 — cos а), то обозначая сова = к, (1 — к) кго +(1 — к) г„го+кг„г-,, имеем R —ro+ êãp

rp (го+Го (к — к )1

r5+ кго

Величина R изменяется в пределах от (R) =ro до (R) Сила тока в ответвлении определяется из следующего: о4 =44+со

ip rp 4- r-„ l; r;, r4 кго кго

io Кго

СЮДа г-1 кг

Получаемая при этом некоторая ошибка в измерениях тока в главной цепи и в ответвлении устраняется следующим образом (фиг. 5). Два потенциометра, „косинусный" 6 — 8 и „синусный" 9 — 12 где r, обозначает постоянную величину г, + 2г, — добавочное сопротивление.

Силы токов в ответвлениях выражаются через ток j. так:

io кго ip кго io кго

i„- =—

rO+ КГО r, — КГО+ КГО rñ, ip тго

4о m l o

i о о

4О

Гiо+ тго г — тго+ mro

Отсюда видно, что токи io v i> при постоЯнном 4о пРЯмо пРопоРциональны к и т (то-есть cosu и sinu), что и требуется. Благодаря добавочным приспособлениям в ответвлениях устраняется и другая ошибка в наблюдениях u. сопротивление всей цепи 1 — Z остается постоянным, следовательно ток 4. не зависит от изменения угла и.

Сопротивление участка 6 — 7 равно

R, =r,„+ — (1 — к) r, + — +—

r, r-„

+ — — -- — (1 — к)г, +

1 1

Кгс l; КГ

Гс Кго К Гд" Гс(Г К "Гс ) Гс

Гс включены последовательно. Сопротивления их одинаковы и равны 2го. В каждом из ответвлений имеется по добавочному потенциометру (14 — 15 и 16 — 17) того же сопротивления. Движки 18 и 19 потенциометров в ответвлении механически соединены соответственно с движками 5 и 10 потенциометров главной цепи и положения их совпадают по фазе.

Сопротивления участков потенциометров 6 — 8 и 9 — 12 равны:

rp=ro (1 — сола) = (1 — к) r„

r4 =rp cosu=lcr«

ro =rp (1 — sinu) =(1 — т) r„ г7 — — го лп u = тг.

В потенциометрах 14 — 15 и 16 — 17 зашунтированы накоротко участки сопротивлением кгp и тго. Сопротивления ответвлений равны соответственно.

r-, = r«+ 2г. — r„= r,. — КГ„

r4p — r + 2r, — mr, = r,. — mr,, Йналогично находится сопротивление участка 9 — 11

R =г + -1---- — 1-- =(1+щ)го+

r-, r <, + i

mr. r, — mr„

= (1 — и) r„+

r, r, — т r. r, + m r. r,, — m

- г„2 г, (rr — m- r. ) Гс

Сумма найденных переменных сопротивлений

r„(rr — к г„) г. (r, — m r, )

1 2

r rr

r. (2r,. — r. (к +2л- )) 2r,. — г, (sos -а+ sinаа) )

r„, r.

= — — ) 2r, — r. ) = постоянной величине.

r, В случае, когда r„= О, is = 2r„то з

Р1+RO2= — 9г

Предмет изобретения.

1. Электрическое счетное устройство для произведения математических расчетов над какими-либо величинами, зависимость которых может быть выражена в виде зависимости между электрическим током и сопротивлением цепи, заключающееся в том, что к главной цепи, а сила тока в которой пропорциональна одной из рассматриваемых величин, присоединено посредством потенциометра ответвление, сила тока в котором дает результат производимых вычислений, в качестве индикатора в каковом устройстве применен измерительный прибор, включенный в это ответвление, отличающееся тем, что, с целью достижения точной пропорциональности тока в ответвлении измеряемой величины, применено регулируемое сопротивление 14—

15, равное сопротивлению потенциометра б — 8 главной цепи> выполненное таким образом, что движок его l8 механически связан с движком 5 потенциометра б — 8 так, что перемещения их: однозначны, а величины сопротивлений замкнутого накоротко участка реостата 14 — 15 и участка 5 — 7 главной цепи остаются равными друг другу, а сопротивление всей цепи сохраняется постоянным, помощью дополнительной ответвительной цепи с потенциометром от 9 — 12 и 16 — 17, аналогичной цепи б — 8 и 14 — 15, и с помощью того, что движки потенциометров обеих цепей соединены между собой посредством одного из известных механических устройств таким образом, что сопротивления участков б — 7 и 9 — 11 всегда равны корню квадратному из суммы квадратов сопротивлений участков 5 — 7 и 10 — 11.

2. Видоизменение устройства по п. 1, отличающееся тем, что вместо потенциометра 9 — 12 применено регулируемое сопротивление, включенное в главную цепь и снабженное движком, так механически связанным с движками системы реостатов 5 — 7 и l4 — 15, чтобы при всех положениях движка потенциометра б — 8 сопротивление главной цепи сохранялось постоянным.

К авторскому свидетельству Е. Ы. Фохта № 24928 фиг. 1

Van oo с эиг Б

L sing оГ о

-1 — (-»

I !

r .r (Го Го сф иг 5

Тип. „Печатный Труд"..