Электрическая машина для приближения вычислений, в частности, для анализа гармонических кривых

Электрическая машина для приближения вычислений, в частности, для анализа гармонических кривых

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

е ! х !

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ электрической -машины для приближенных вычислений, в частности для анализа гармонических кривых.

К авторскому свидетельству Р. П. Жежерйна, заявленному 15 марта

1930,года (ваяв. свид. М 66430).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 ноября 1933 года. и

2д

Ао = — ð ff (õ)dz. о

2п а = g f(x)sinks сь, г о

2е яя = — f (z) cos Ш . dr о (344) принцип предлагаемой электр ической машины заключается в использовании интегрирующих свойств счетчика электрической энергии для вычислительных ь делей, .а нмЕнно для нахождения ) /(е) а ! (х) Ch, где f(x) и cp(x) — функции переменной х, заданные или могущие быть заданными в виде графиков. Машина отличается применением дву;с потенциометров особой формы, изменяющих во времени силу токов в катушках счетчика по законам f (х) и у (х). Время пропускания токов берется пропорциональныи границам интегрирования. Наиболее целесообразно применение машины для определения коэфициентов разложения периодической функции — /(а) в ряд Фурье (например, определение гармоник переменного тока по осциллограмме), т.-e. для вычисления

На чертеже фиг. 1 — 3 схематически изображают машину в трех проекциях; фиг. 4 и 5 — формы выполнения деталей; фиг. б — схему электрических соединений.

Устройство машины следующее. Цилиндр 1 служит для накладывания на него впоследствие графика разлагаемой, функции — /(х). Накладывание это производится так, чтобы ось абсцис графика была нормальна к образующей, цилиндра 1 и проходила через середину его длины. Цилиндр 1 свободно вращается на оси М, которая может быть приведена в движение от часового механизма Н при помощи червяка К. Для сцепления цилиндра 1 с осью Х в любом положении служит собачка F (фиг. 5), при жима ющая пружинку с острием к диску е, скрепленному с осью N. Над цилиндром 1, вдоль рамки L (фиг. 4), движется, почти касаясь цилиндра 1, визир М, подобнь|й,визиру логарифмической линейки с нанесенными на стекле взаимно-перпендикулярными штрихами, пересекающимися в точке О {фиг. 1), Визир М (фиг. 4) имеет сбоку штифт,р.

Этот штифт входит в винтообразный паз барабана П;.расположенного параллельно оси барабана I и изготовленного из изолирующего материала. В этом же пазу заложена проволока сопротивления, которой все время касается штифту.

При вращении ручки Р винтообразный паз заставляет двигаться визир М вдаль образующей барабана 11, т.-е. перпендикулярно к оси абсцисс графика /(х).

К концам манганиновой проволоки барабана П, таким образом, через зажимы а и!b, соответствующие контактные кольца и через выключатель подводится напряжение Е (фиг, 2). 0r средней точки потенциометра, находящейся против оси абсцисс графика f(x), через зажим с и соответствующее коль-. цо, и от точки соприкосновения штифта р с проволокой потенциометра II, через визир М, рамку I, пружинку r u зажим d — ток отводится на одйу из катушек счетчика (фиг. 3)..Зажимы а, b, .с и а смонтированы на изолирующей пластинке. Форма винтообразной линии (и проволоки) потенциометра 11 такова, что, при шунтировании части потенциометра между средней точкой и точкой касания штифта р постоянным сопротивлением цепи первой катушки счетчика, сила тока в этой цепи пропорциональна расстоянию между этими точками. Форма такой винтообразной линий находится

- практически дпя данного сопротивления цепи счетчика и потенциометра.":.

Если при равномерном движении цилиндра 1 вращать ручку Р так, чтобы точка 0 на стекле визира М как бы бежала по кривой графика f(), сила тока в цепи катушки счетчика будет изменяться по закону /(x). Дпя изменения силы тока по закону япх (cosx) слу-. жит система двух параллельных цилиндров. один собственно потенциометр IV и второй металлический цилиндр Ш с напаянной металлической же проволокой, согнутой в виде. кривой, близкой к синусоиде (фиг. 2). Эта проволока ка- I сается всякий момент потенциометра IY, являясь его ползунком. Форма кривой, обеспечивает то, что при постоянном напряжении Е, йриложенном к концам, потенциометра и постоянном сопротивлении цепи второй катушки счетчика, шунтирующей часть потенциометра между средней точкой и подвижной точкой соприкосновения кривой с потенциометром, сила тока в этой цепи пропорциональна синусу угла поворота ци линдра П1; если начало счета углов вести от момента совпадения точки касания проволоки и потенциометра со средней точкой последнего (ток в ка-:, тушке счетчика равен О), то сила тока будет пропорциональна косинусу того же угла, если начало счета вести от точки, сдвинутой на 90 (момент максимума тока). К концам потенциометра IV напряжение подводится через выключатель R и зажимы а и b, а отводится к счетчику через зажим с, от средней точки, и от скользящего контакта трущегося о металлическую поверхность цилиндра П1.

Ось цилиндра Л1 может быть соединена с часовым механизмом Н. Различные угловые скорости te, 2и, Зи...

10ы получаются набором зубчаток и применением двух передач F u Q. . Угловая скорость w цилиндра Ill такова, что он делает один оборот в течение того времени, как точка 0 визира

М пройдет путь по оси абсцисс графика, соответствующий периоду / (х), при равномерном вращении цилиндра 1 от того же часового маханизма М. Поэтому червяк К должен быть построен или специально к осциллографу или же график ((х) фотогрифически должен быть изменен до размеров, при которых его период будет изображаться вполне определенной для прибора длиной оси абсцисс.

Цилиндр 1 и потенциометр П дают возможность изменять силу тока в первой катушке по закону /(х), а цилиндр

1И и IV изменяют силу тока во второй катушке по законам япх, яп2х, sin3» ..

sin 10х в зависимости от включенной комбинации зуб чаток — при одном цилиндре 1 с осью 1V и по законам созх, cos 2х, cos 3ã... cos 10х при тех же комбинациях зубчаток, но другом сцеплении.

Ток через счетчик пропускается в течение того времени, когда точка 0 визира М пройдет один период кривой

„Г(х), а цилиндр Ш сделает, следовательно, 1, 2, 3... 10 оборотов. Показания счетчика будут пропорциональны

2-. а„= - -) f («) sin йх . Ch о или

2-, b, = — (/(«) cosle«d«, о ! где 4=1, 2, 3... 10, что дает возможность определить амплитуды гармоник до 10-й включительно. Коэфициент пропорциональности будет зависеть от Е, E, градуировки счетчика и масштаба ординат графика f(«) и в случае надобности может быть вариацией этих параметров сведен к единице. Если во второй катушке будем пропускать ток постоянной силы, который получается при максимальном отклонении ползунка . потенциометра IV и отключении зубчатых сцеплений, то счетчик покажет в том

> же масштабе удвоенный коэфициент

Ар = — J f (x) dx о

Порядок работы с машйной следующий

Рамку L отбрасываем с выступов l вверх и наклеиваем на цилиндр 1 график1 (х).

Опускаем рамку L. Заставляем цилиндр

1II вращаться от часового механизма до положения, когда кривая цилиндра 1П касается средней точки потенциометра Л .

Вращая вручную цилиндр I заставляем ось у-ов графика f {«) совпасть с линйей у — у на стекле визира М. В этом положении сцепляем цилиндр I с диском е при помощи собачки F. Вращая ручку

Р, заставляем точку 0 визира М совпасть с кривой f(«). Пуская вход часовой механизм Н, включаем ток рубильником R.

Вращая барабан II, заставляем точку 0 бежать по кривой f (х). Когда точка кончит обход одного периода графика, вырубаем ток и останавливаем часовой механизм. Применяя различные комбинации зубчаток, получим ряд показаний счетчика, соответствующих а„аi, . as а,о. Сцепляя цилиндр I с диском 8 при максимальном отклонении проволоки напотенциометре IV и проделывая то же, получим b„b„bs... b® и при неподвижном цилиндре Ш вЂ” 2 Ао. Так как

4 = / аг+Ь. иtg.„.=— л то можно написать

f(x) = 4О+Л, sin («+,)+. — .— Аг sin(2«+< 2)+Аз sin (Зх —, с-)+ .. °

Предмет изобретения.

1. Электрическая машина для и риближенных вычислений выражений вида /(х) {х) сКх, где f (х) и 9 (х) — функции переменной «, задаваемые или могущие быть заданными в виде графиков, отличающаяся применением двух потенцио метров а b и а b, средние точки с и с которых, соответствующие осям абсцисс графиков, соединены, каждая, с началом отдельной обмотки счетчика электрической энергии, концы коих присоединены к подвижным контактам d и d потенциометров, перемещаемым по кривым графиков, надетых на цилиндры, приводимые в равномерное вращение.

2. Форма выполнения машины по и. 1 при применении ее в качестве гар-монического анализатора отличающаяся тем, что график, соответствующий периодической функции переменной, выполнен в виде напаянной на поверхности металлического цилиндра lll проволоки, согнутой в петлю, соответствующую синусоиде, и касающейся различных точек потенциометра IV при вращении цилиндра П1 часовым механизмом Н через посредство соответствующей из передач 6.

3. Форма выполнения машины по п.п. 1 и 2, отличающаяся тем, что второй потенциометр выполнен в виде вращаемого рукояткой Р валика П из изолирующего материала с выбранной в нем канавкой для проволоки сопротивления, которой касается штифт р визира iN, устанавливаемого на кривую графика, наложенного на барабан I, приводимый в равномерное вращение передачей от часового механизма Н, причем форма витков на цилиндре П наложена таким образом, чтобы при шунтировании части потенциометра между средней точкой .и точкой касания

Фиг4

Яеипроипечатьсогоа. Тип,,Печ. Труд . Зак. 611-!690

Эксперт Н. Н. Гсоргггевснгггг едаггтор Л; Лагутин штифта р постоянным сопротивлением цепи катушки счетчика сила тока в этой цепи была пропорциональна расстоянию между этими точками.