Вычислительное устройство с ручным управлением

Вычислительное устройство с ручным управлением

Реферат

Изобретение относится к вычислительным устройствам с ручным управлением, в которых вычислительные операции сложения, вычитания, умножения, деления, а также их комбинации выполняются путем сравнения (отсчета) длин градуированных шкал, например прямолинейных шкал.

Известно устройство для выполнения вычислительных операций (US 3083902 А, МПК G 06 G 1/4, опубл. 02.04.1963), содержащее две градуированные масштабные линейки, одна из которых горизонтальная и стационарная, а другая закреплена шарнирно на перемещающемся ползуне. Изменением наклона одной масштабной линейки и перемещением второй по заданным параметрам определяют величину угла. Затем с сохранением углов наклона перемещают ползун с линейкой и определяют искомую величину. Недостатком является то, что невозможно автоматически получить ответ путем фиксации значений исходных данных на шкалах и линейках. Необходима фиксация промежуточных результатов, что снижает точность.

Целью изобретения является выполнение всех арифметических операций (сложения, вычитания, умножения, деления), а также их комбинаций одним устройством с прямым получением результата.

Указанная цель достигается тем, что используют геометрическое свойство двух параллельных линий отсекать на сторонах острого или прямого угла пропорциональные отрезки.

Сущностью предлагаемого изобретения является то, что две одинаково проградуированные линейки одним концом шарнирно скреплены друг с другом и могут поворачиваться относительно друг друга, при этом на каждой линейке помещено два ползуна, снабженных окнами с рисками и фиксирующими винтами, причем ползуны одной линейки соединены с ползунами другой линейки трубками, между которыми помещены две стяжки одинаковой длины, которые шарнирно закреплены на трубках, образуя с последними параллелограмм.

На чертеже (а, б) представлена схема вычислительного устройства с ручным управлением, включающая две градуированные линейки 1, соединенные шарниром 2 и закрепляющиеся гайкой - барашком 3. На каждой линейке помещены по два ползуна 4, снабженных окнами 5, имеющими риски 6 и фиксирующие финты 7.

Ползуны 4 первой и второй линеек соединены попарно трубками 8, пропущенными через втулки 9, соединенные стяжками 10 одинаковой длины для обеспечения постоянной параллельности трубок 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Ползуны 4 одной линейки 1, с помощью рисок 6 последовательно фиксируются на заданных численных значениях выполняемого арифметического действия (слагаемые, сомножители). Один из ползунов второй линейки 1 также с помощью риски 6 устанавливается и фиксируется на одном из заданных значений. По риске 6 четвертого ползуна на второй градуированной линейке 1 считывается искомое численное значение.

Примеры конкретного исполнения.

Пример 1: Операция сложения а+b=с.

При выполнении операций сложения (вычитания) устанавливается любой угол, например 90 градусов. Первые ползуны на обеих линейках устанавливаются на значении первого слагаемого (величина а). Второй ползун первой линейки закрепляется на расстоянии b от первого (с этой целью может быть использована обычная масштабная линейка). При этом второй ползун второй линейки устанавливается по закону параллелограмма (противоположные стороны всегда параллельны) на искомой величине с.

Пример 2: Операция вычитания а-b=с.

Линейки 1 устанавливаются под прямым углом. Первый ползун первой линейки 1 закрепляют на значении 0 (ноль), а первый ползун второй линейки 1 фиксируют на величине b (вычитаемое). Второй ползун второй линейки 1 устанавливают на величине а (уменьшаемое), тогда второй ползун первой линейки устанавливается на искомой величине с (разность).

Пример 3: Операция умножения а·b=с.

Линейки 1 устанавливаются под любым острым углом, начиная с минимально возможного по конструкции устройства. Первый ползун первой линейки 1 устанавливают на цифре 1 (1 - коэффициент, который не меняет равенство: а·b=с·1). Второй ползун первой линейки устанавливают на значение а (сомножитель). Первый ползун второй линейки устанавливают на величине b (сомножитель), тогда второй ползун второй линейки устанавливается на искомой величине с (произведение).

Пример 4: Операция деления а:b=с.

Линейки устанавливают под любым острым углом. Первый ползун первой линейки фиксируют на величине 1 (единица), а первый ползун второй линейки - на величине b (делитель), второй ползун второй линейки - на величине а (делимое), тогда второй ползун первой линейки устанавливается на искомой величине с (частное).

Пример 5: Комбинированная операция: a·b/c=d.

Линейки 1 устанавливаются под произвольным углом, кроме прямого. Первый ползун первой линейки устанавливают на величине а (сомножитель), первый ползун второй линейки - на меньшей из двух величин b (сомножитель) или с (делитель), второй ползун второй линейки - на большей из двух величин b или с, тогда второй ползун первой линейки устанавливается на искомой величине d.

Предложенное устройство дает возможность осуществлять арифметические операции на экране, например, компьютера, изобразив линейки отрезками прямых линий исходящих из одной точки.

Например, для примера 5 из произвольной точки экрана компьютера приводят два прямых отрезка произвольной длины под произвольным углом. На одном отрезке от точки пересечения откладывают численные значения величин b и с. На втором отрезке от точки пересечения откладывают численное значение величины a. Проводят отрезок, соединяющий точки а и с. Через точку b проводят отрезок bd, параллельный ас. Измеряют численное значение отрезка от точки пересечения до точки d, являющееся ответом.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет выполнять на одном устройстве все арифметические операции, а также их комбинации.

Данное устройство реализовано автором для расчета токов, напряжений и сопротивлений цепи синусоидального тока при наличии последовательно и параллельно соединенных активных, емкостных и индуктивных сопротивлений.

Вычислительное устройство с ручным управлением, содержащее две градуированные линейки и ползун, отличающееся тем, что линейки проградуированы одинаково, одним концом шарнирно скреплены друг с другом и могут поворачиваться относительно друг друга, при этом на каждой линейке помещено два ползуна, снабженных окнами с рисками и фиксирующими винтами, причем ползуны одной линейки соединены с ползунами другой линейки трубками, между которыми помещены две стяжки одинаковой длины, которые шарнирно закреплены на трубках, образуя с последними параллелограмм.