Электромеханическое устройство для умножения на синусно- косинусные функции

 

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Д31Я УМНСМКЕШЯ НА СИНУСНО-КОСИНУСНМЕ ФУНКЦИИ, содержащее основание , приводной механизм, ось вращения которого является входом задания угловой скорости устройства, в продольном направлении относитель но оси вращения приводного механизма расположены упругие пластины,на казвдрй иэ которых размещено по четыре тензорезистора, дифференциально включвнньк в соответствующего перемножанцего моста количество которЫх равно удвоеннс у числу гармоtanc входные диагонали перемножаюцих мостов подключены к выходам источ1шка электрического сигнала-сомножителя , а выходные их диагонали являются соответствующими выходами устройства, кулачковый модулирующий узел и толкатели, жесткр связанные с подвижными концами соответствуюB№t упругих пластин, неподвижные концы которых закреплены консольно на приливе одной из сторон основания со сдвигом на угол, соответствумвщй синусной н кбсинусной гармонике , отличающееся Тем, что, с целью уменьшения габаритов при выполнении одновременного умно-, жения на полигармонические функции, в нем кулачковый модулирующий узел в Л1олнен в виде многопазового кулач (Л ка, количество и форма концентричесс ких пазов которого соответствуют числу умножаемых гармоник, причем толкатели выполнены в виде цилиндричес- . ких стержней, которые располсшсены в соответствуиврпс радиальных направляющих прорезях, вьшолненных в при4 UD ливе другой стороны основания со сдвигом на угол, соответствующий to углу сдвига упругих пластин, а концы цилиндрических стержней располо00 жены в соответствующих пазах многопазового кулачка.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (I 9) (13) e(SING 06 G 7 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3408727/24-24 (22) 15.03.82 (46) 07.04.85. Бюл. Ф 13 .(72) А.Б.Лукаюенок и И.В.Ужахов (71),Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Леиинекого комсомола (53) 681.335 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Ф 306472, кл. G 06 С 7/16, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР.

Ф 934491, кл. С 06. С 7/16, 1986 (прототип). (54).(57) ЭЛИКТРОИЕХАНЙЧЕСКОЕ УСТРОЙ"

СТВО .ДЛЯ УИНОМИНИЯ НА СИНУСНО-KOCNНУСНЫЕ.ФУНКЦИИ, содержащее основание, приводной механизм, .ось вращения которого является входом задания угловой скорости устройства, в предельном направлении относитель но оси вращения приводного механизма расположены.упругие пластины,на каждой из которик размещено по четыре тенворезистора, дифференциально включенных в плечи соответствующего иеремиожакщего моста, количество которых равно удвоенному числу гармоник, входиые диагонали неремиожающих мостов подключены к выкодам нсточника электрического сигнала-сомножителя, а выходные их диагонали являются соответствующими вьпсодами устройства, кулачковый модулирукщий узел и толкатели, жестко связанные с подвижными концами соответствующих упругих пластин, неподвижные концы которых закреплены консольно иа приливе одной из сторон основания со сдвигом на угол, соответствующий синусной и косииусной гармонике, о т л и ч а ю щ е е с я тем,,что, с целью уменьвения габаритов при выполнении одновременного умно-. жения на полигармонические функции, в нем кулачковый модулирукщий узел выполнен в виде многопазового кулачка, количество и форма концентричес-ких лазов которого соответствуют числу умножаемых гармоник, причем толка-. тели выполнены в виде цилиндрических стержней, которые расположены в соответствукщих радиальных направляющих прорезях, выполненных в приливе другой стороны основания со сдвигом на угол, соответствующий углу сдвига упругих пластин, а концы цилиндрических стержней расположены s соответствующих пазах многопазового кулачка.

1149280

30

40

Изобретение относится к аналоговым электромеханическим вычислитель--. ным устройствам, предназначено для одновременного синхронного умножения произвольного сигнала, заданного, например, в виде электрического напряжения, на полигармонические функции Sin n р и и Cos и я t и может применяться в аппаратуре гармонического анализа для исследования частотных характеристик различных объектов активным способом, в частности при определении нестационарных аэродинамических характеристик перспективных летательных аппаратов методом вынужденных колебаний.

Известно электромеханическое устройство для умножения на гармонические функции, содержащее дифференциальные мосты, образованные тензорезисторами, размещенными на упругих элементах, деформируемых кривошипно-шатунным механизмом по синусно-косинусным законам (l) .

Недостатком устройства является неприспособленность для одновременного умножения сигналов на полигармонические синусно — косинусные функции. Лля этого приходится объединять в единую систему целый ряд отдельных моногармонических устройств для ум ножения, осуществляя механическую связь между ними с помощью соответствующих редукторов, которые за счет присущих им люфтов вносят существенные погрешности в работу такого комплекса, при этом очевидна его громоздкость.

Наиболее близким к изобретению является устройство для умножения на синусно-косинусные функции, содержащее первый, второй, третий и четвертый тензорезисторы, включенные в плечи первого перемножающего моста, пятый, шестой, седьмой и восьмой тензорезисторы, включенные в плечи второго перемножающего моста, входные диагонали первого и второго перемножающих мостов подключены к выходам источника электрического сигнала-сомножителя, выходные диагонали первого и второго перемножающих мостов являются соответственно первым и вторым выходами устройства, первую и вторую упругие пластины, один конец каждой из которых закреплен консольно, вторая упругая пластина расположена под углом 90 относительно первой упругой пластины, первый и второй перемножающие мосты размещены соответственно на первой и второй упругих пластинах, эксцентриковый механизм, другие концы первой и второй упругих пластин механически связаны через толкатели с эксцентриком эксцентрикового механизма, ось вращения которого является входом устройства, первая и вторая упругие пластины расположены в продольном направлении относительно оси вращения эксцентрикового механизма j2) .

Недостатки известного устройства — низкая точность функционирования при умножении электрического сигнала-сомножителя на полигармонические функции синуса и косинуса, т.е. высших гармоник, поскольку для этого требуется создавать набор однотип— ных разработок с редуцированием взаимной механической связи посредством повышающих редукторов, люфты, в которых приводят к фазовым рассогласованиям между множительными трактами отдельных гармоник. Такой конструкции, к тому же, присущи большие габариты, что не позволяет создавать на ее основе внутримодельную аппаратуру гармонического анализа, потребность в которой возникает при указанных исследованиях, где для умень— шения паразитного затенения рабочей части аэродинамической трубы особое внимание уделяется вопросами компактности.

Целью изобретения является уменьшение габаритов устройства при выполнении одновременного умножения на полигармонические синусно-косинусные функции.

Поставленная цель достигается тем, что в электромеханическом устройстве для умножения на синуснокосинусные функции, содержащем основание, приводной механизм, ось вращения которого является входом задания угловой скорости устройства, в продольном направлении относительно оси вращения приводного механизма расположены упругие пластины, на каждой из которых размещено по четыре тензорезистора, дифференциально включенных в плечи соответствующего перемножающего моста, количество которых равно удвоенному числу гармоник, входные диагонали перемножа49280 4 функции состоит из механической и электрической частей. Механическая часть, показанная на фиг. 1 и 2, размещена на основании 1.

Электрическая часть устройства (фиг. 3) состоит иэ идентичных пар перемножающих мостов 8 и 9 в каждом моногармоническом канале умножения, имеющем синусный и косинусный тракты, т.е. общее количество перемножающих мостов подключены к выходам источника электрического сигнала;сомножителя, а выходные их диагонали являются соответствунхцими выходами устройства, кулачковый модулирующий узел и толкатели, жестко связанные с подвижными концами соответствующих упругих пластин, непод-вижные концы которых закреплены консольно на приливе одной из сторон основания со сдвигом на угол, соответствующий синусной и косинусной гармонике, кулачковый модулирующий узел выполнен в виде многопазаового кулачка, количество и форма концентрических пазов которого соответствует числу умножаемых гармоник, причем толкатели выполнены в виде цилиндрических стержней, которые расположены в соответствующих радиальных направляющих прорезях, выполненных в приливе другой стороны основания со сдвигом на угол, соответствующий углу сдвига. упругих пластин, а концы цилиндрических стержней располо-. жены в соответствующих пазах многопазового кулачка.

На фиг. 1 представлено электромеханическое устройство для умножения на синусно-косинусные функции, общий вид; на фиг. 2 — многопаэовый кулачок с замкнутыми пазами в виде гармонических зависимостей первых трех гармоник (rI = 1-3); на фиг.3 электрическая схема отдельного моногармонического канала.

Предлагаемое устройство содержит основание 1, в шарнирных опорах которого установлена ось 2 вращения приводного механизма 3, упругие пластины 4, кулачковый модулирующий узел, .выполненный в виде многопазового кулачка 5, толкатели б; тензорезисторы 7, перемножающие мосты 8

Ф и 9 соответственно синусного и косинусного тракта, источник 10 электрического сигнала-сомножителя, прилив 11 одной стороны основания 1, прилив 12 другой стороны основания в котором выполнены радиальные . направляющие прорезы 13, в которых расположены толкатели 6, выполненные в виде цилиндрических стержней, концы которых расположены в соответствующих пазах 4 многопазового кулачка 5. 55 сторонах. Ось 2 вращения приводного механизма 3 является входом задания угловой скорости устройства.

Тенэорезисторы 7, размещенные на одной упругой пластине 4, дифференциально включены в плечи отдельного пе-. ремножающего моста. Входные диагонали перемножающих мостов подключены к выходам источника 10 электрического сигнала-сомножителя, например, в виде напряжения V(1:), а выходные их диагонали являются соответствующими выходами устройства.

Упругие пластины 4 перемножакщих мостов косинусного тракта 9 всех полигармонических каналов умножения расположены вдоль одной диаметральной линии кулачка 5, а упругие пластины 4 перемножающих мостов синусного тракта сдвинуты по отношению к

35, ним в канале каждой отдельной гармоники на угол (2к-1) 90 /и (где к

1,2,... n, n — номер гармоники) .

На фиг. 1 для упрощения представле40 ния изОбраженО устРОЙстВО для умно» жения на гармонические синусно-косинусные функции первых трех гармоник (n =1-3), где указанные углы выбраны равными в каналах первой (ц=1) и

4 третьей (0=3) гармоник 90, а в канале втОРОЙ (n=2) гармоники—

45, причем такое расположение. упругих пластин пригодно для умножения на функции с другим номером гармоники, например при ц 5,6, 9 и 10 (при наличии на кулачке 5

-пазов 14 с соответствукпцими профилями).

Электромеханическое устройство для умножения на синусно-косинусные ющих мостов вдвое превышает число гармоник п.

На каждой иэ упругих пластин 4 размещено по четыре тензорезистора

7 (7у -7 ), причем попарно на обеих

Модулирующий узел (фиг. 1) выполнен в виде кулачка 5 с концентричными пазами 14, профили которых соответствуют полигармоническим функциям в полярных координатах, начало

1149280 которых совпадает с центром диска, лежащим на оси его вращения, причем прецизионное выполнение такого узла не представляет трудностей, принимая во внимание современные достижения порошковой металлургии.

При вращении оси 2 приводного механизма 3 с угловой скоростьюи за счет сочленения пазов 14 кулачica 5 со стержнями осуществляется деформация упругих пластин 4 по определенным гармоническим законам, что приводит к пропорциональным изменениям приращений сопротивлений размещенных íà ннх тензореэисторов 7, например включенных в плечи с мостов8 — R<(t) = R «+ а К Sin neat, мостов 9 — R {t) R «+ p R соз пай, о— где  — сопротивление тензореэисто0 ров, когда упругая пластина находится в иедеформированном состоянии;

5R sin nut, 4 R cos nut — изменения сопротивлений этих тензорезисторов.

Согласно известной теории в мостах 8 и 9 реализуется свойство четырехплечных мостов производить умножение электрического сигнала во входной диагонали, т.е. U(t), на Функцию изменения сопротивлений плеч, в результате чего с их выходных диагоналей снимаем электрические сигналы, пропорциональные в мостах 8 — .

U(t) sin neat, в мостах 9 - U(t) сов

net.

Таким образом, при непрерывном вращении осн 2 приводного механизма

3 с угловой скоростью на соответствующих выходах устройства одновременно получаем электрические синуснокосинусные сигналы требуемого гармонического спектра, зависящего от набора пазов 14 с требуемыми профилями, соответствующими полигармоническим функциям любого порядка, которым свойственен высокий уровень синхронности по фазе мекду отдельными каналами умножения, а также сдвига по

1О фазе на 90 между трактами одного и того же канала умножения.

Предлагаемое устройство имеет ряд преимуществ.: баэйрование на тензометрических

1S элементах, выпеляющихся высокой виб-,, родннамической надежностью работы; национальное согласование с экспериментальным нэмерительнью комплексом;

20 отсутствие необходимости каких— либо перестроек конструкции при одновременном умножении исследуемого сигнала на полигармокические функции; сравнительную простоту устройст25 ва из-за построения на доступных элементах, а отсюда н малую стоимость; несложность настройки и т.д.

В целом габариты устройства сравнительно незначительны при комплексе щ решаемых задач, что сообщает конструкции компактность,позволякщую созда:вать на ее базе внутримодельную аппаратуру гармонического анализа,что особенно ценно для экспериментальных исследований нестационарных характеристик перспективных летательных аппаратов путем нродувок их моделей s аэродинамических. трубах методом вынужденных колебаний, 1 149280

1149280 а®

Составитель 10.Козлов

Редактор В.Данко ТехредИ.Гергель Корректор С. Черни

Заказ 1901/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау нская наб, д..4/5

Филиал ПНП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная,4