Всесоюзнаяа. н. девочко1плтс!гтмп..тру"^|чрпу5й ! ?i.- 5«i.i'i i sil' ! i./tafi itusifis!
374632
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 29.II I.1971 (№ 1641279/18-24) М. Кл. G 06g 7/68 с присоединением заявки №
Приоритет
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Опубликовано 20.1I 1.1973. Бюллетень № 15
Дата опубликования описания 29.VIII.1973
УДК 681.333(088.8) Автор изобретения
A. Н. Девочко
Заявитель Экспериментальный научно-исследовательский институт машиноведения
АН Белорусской ССР
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Из бретение относится к приборам автоматики и вычислительной техники и может быть использовано самостоятельно в качестве трансформатора постоянного тока, а также при создании динамических моделей-аналогов механических систем B качестве электрической модели обратимого преобразователя с переменным коэффициентом преобразования.
Большинство механических систем являются неодномерчыми. Вследствие этого при соз дании электрических моделей этих систем возникает необходимость в применении преобразующих устройств. Электрическим аналогом механического преобразователя (рычага) является трансформатор, однако его невозможно использовать в моделях, работающих на постоянном -.îêå. Кроме того, трансформатор не позволяет управлять коэффициентом преобразования. В то же время известно большое количество механизмов, в которых во время ра боты изменяется коэффициент передачи входного воздействия. Например, в зубчатой передачи во время работы изменяются координаты линии контакта зуоьев, а вследствие этого и мгновенные значения передаточного отношения. В указанной выше работе для создания электрической модели обратимого механического преобразователя с переменным коэффициентом преобразования — трансформатора постоянного тока с управляемым коэффициентом трансформации — используют операционные блоки аналоговых вычислительных машин.
5 Однако это устройство может применяться только на низких частотах, что затрудняет практические возможности создания электрических моделей-аналогов механических систем.
Кроме того, устройство требует большого к 10 личества операционных блоков, что также ограничивает возможности создания моделей.
Цель изобретения — расширение класса решаемых задач и упрощение устройства.
Для этого в предлагаемом устройстве вход15 ная и выходная цепи трансформатора выполнены на транзисторах. При этом входной транзистор подключен параллельно источнику входного напряжения, а выходной транзистор с нагрузкой устройства образует эмиттерный
20 повторитель.
Нагрузка со стоит из двух последовательно включенных элементов, один из которых является резистором, включенным в цепь базы входного транзистора и выполняющим функ25 ции обратной связи по току. Выходной транзистор с входной цепью соединен посредством усилителя постоянного тока по напряжению
Коэффициенты передачи обеих связей одинаковы и равны коэффициенту трансформации.
Ç0 Управление коэф рициентом трансформации
374632 осуществляется напряжением, подаваемым на один из входов усилителя.
На фиг. 1 изображена схема трансформатора постоянного тока с управляемым коэффициентом трансформации; на фиг. 2 — схема механического преобразователя (рычага).
Входная цепь трансформатора состоит из транзистора Ть включенного параллельно источнику входного напряжения Уь Выходная цепь представляет эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Т,, подключен ном к источнику питания с напряжением Uz.
Связь выходной цепи с входной осуществляе ся посредством усилителя постоянного тока
If
УПТ. Резисторы Р„и R „, включенные последовательно в цепь эмиттера транзистора Т>, представляют нагрузку устройства. Резистор
R>, включенный одновременно в базовую цепь транзистора Ть выполняет функцию обратной связи по току между входной и выходной цепями. Напряжение U„„„от источника управляемого напряжения, подведенное к одному из входов УПТ, предназначено для управления коэффициентом передачи усилителя.
Напряжение U и ток /ь протекающий через транзистор Т, — характеристики входной цепи.
Напряжение U2 на нагрузке и ток 12 протекающий через нее, — характеристики выходной цепи.
Работа трансформатора описывается при помощи системы управлений г — +sn+i1 (1) 1 ЭЛ 2> где K» — коэффициент трансформации.
Согласно схеме на фиг. 1 в первом уравнении л:К rf (2) где К вЂ” коэффициент усиления УПТ;
Кт, — коэффициент усиления эмиттерного повторителя на транзисторе Т,.
Требования второго уравнения системы (1) обеспечиваются за счет введения обратной
II связи на резисторе Р, между выходной цепью и входной.
Отсюда 1 — Т, Uî.ñ где Szi — крутизна характеристики транзистора Т1, Уо,с — напряжение обратной связи на реI зисторе R„.
С другой стороны
О.с — 20 » °
В результате получают 1 — т, +о.с — Г, р R
Таким образом, во втором уравнении системы (1) К.. = ST,R„". (4) Для того чтобы удовлетворить одновременно требованиям обоих уравнений (1), необходимо приравнять К, из уравнений (2) и (4)
К.Кт, = т, R8
На пряжение с,,„р, поступающее на вход одного из транзисторов УПТ, позволяет изменить напряжение на выходе трансформатора
U . 1ак как ток 19 изменяется пропорционально U>, то, ссгласно равенству (3), пропорционально U;щ, изменится 1ь Это равносильно тому, что в системе уравнений (1) К,„ примег
I значение К:,, 20 Схема устройства на фиг. 1 является электрическим аналогом обратимого механического преобразователя (рычага), изображенного на фиг. 2.
Здесь Рь Р2, Уь V2 — усилия и скоросги я5 соответственно в точках приложения входного воздействия и на нагрузке. Согласно второй системе электромеханических аналогий их аналогами являются токи и напряжения во входной и выходной цепях трансформатора.
30 Предлагаемая на фиг. 1 схема устройства позволяет использовать его в диапазоне частот от О до максимально допустимой для применяемых в схеме транзисторов. Кроме того, изготовление устройства не представляет за35 труднений.
Точность устройства в основном зависит от точности УПТ. При необходимости иметь более высококачественное устройство соответсгвенно необходимо произвести более тщатель40 ную постройку УПТ.
Предмет изобретения
Устройство для моделирования механического преобразователя, выполненное по схеме трансформатора постоянного тока и содержащее усилитель постоянного тока, резисторы и
50 источник управляемого напряжения, отличаюи1ееся тем, что, с целью расширения класа решаемых задач и упрощения устройства, оно содержит два транзистора, один из которых подключен к входу усилителя постоянного тс55 ка параллельно входной клемме устройства, выход усилителя постоянного тока соединен с базой второго транзистора, эмиттерная цепь которого подключена к выходной клемме устройства и к соединенным последовательно
60 двум резисторам, общая точка которых связана с базой первого транзистора.
374632
Составитель E. Тимохина
Техред 3. Тараненко
Редактор Т. Иванова
Корректор А. Степанова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 2346/3 Изд. № 598 Тираж 647 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
