Электромеханическое устройство для умножения на синусно косинусные функции

( 9) Ц С 06 ОБР И ДЕТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИК АВТОРСКОМ(72) А.Б.Лукааенок и И.В.Уааков (71),Рижский Краснознаменный инсти- тут инженеров гражданской авиации им. Леиинекого комсомола (53) 681.335 (088.8)(54) (57) ЭЛИКТРОИЕКАНЙЧЕСКОЕ УСТРОЙ" СТВО,ДЛЯ УИНОМИНИЯ НА СИНУСНО-КОСИНУСНЫЕ.ФУЯКЦИИ, содержащее основание, приводной механизм, .ось вращения которого является входом задания угловой скорости устройства, в продольном направлении относитель но оси вращения приводного механизма расповжеиы.упругие пластины,на каждой из которых размещено по четыре тенворезистора, дифференциально включенных в плечи соответствующего перемиожающего моста, количество которых равно удвоенному числу гармоник, входные диагонали перемиожа- щих мостов подключены к выходам нсточника электрического сигнала-сомножителя, а выходные их диагоналиявляются соответствующими вькодамиустройства, кулачковый модулирукщийузел и толкатели, жесткр связанныес подвижными концами соответствующих упругих пластин, неподвижныеконцы которых закреплены консольньиа приливе одной из сторон основания со сдвигом на угол, соответствуаж(ий синусной н косииусной гармонике, о т л и ч а ю щ е е с я тем,,.что, с целью уменьвения габаритовпри выполнении одновременного умно-.жения на полигармонические функции,в нем кулачковый модулирукщнй узелвыполнен в виде многопазового кулачка, количество и форма концентричес ких лазов которого соответствуют числу умножаемых гармоник, причем толкатели выполнены в виде цилиндрических стержней, которые расположеныв соответствующих радиальных направляющих прорезях, выполненных в приливе другой стороны основания сосдвигом на угол, соответствующийуглу сдвига упругих пластин, а концы цилиндрических стержней расположены в соответствующих пазах многопазового кулачка.10 15 20 25 30 35 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 40 45 50 55 Изобретение относится к аналоговым электромеханическим вычислитель ным устройствам, предназначено для одновременного синхронного умножения произвольного сигнала, заданного, например, в виде электрического напряжения, на полигармонические функции 81 п и и С и Соз и ц 1 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 1 .Недостатком устройства является неприспособленность для одновременного умножения сигналов на полигармонические синусно-косинусные функции. Для 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. 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 21.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 однотипных 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 вкоторой возникает при указанных исследованиях, где для уменьшения паразитного затенения рабочей части аэродинамической трубы особое внимание уделяется вопросами компакт. ности.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 4функции 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 соответствующими выходами устройства, кулачковый модулирующий узел и толкатели, жестко связанные с подвижными концами соответствующих упругих пластин, неподвижные 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 много- пазового кулачка.На фиг. 1 представлено электро- механическое устройство для умножения на синусно-косинусные функции, общий вид; на фиг. 2 - многопаэовый кулачок с замкнутыми пазами в виде гармонических зависимостей первых трех гармоник ( ц = 1-3); на Фиг.3 электрическая схема отдельного моно- гармонического канала.Предлагаемое устройство содержит основание 1, в шарнирных опорах которого установлена ось 2 вращения приводного механизма 3, упругие пластины 4, кулацковый модулирующий узел, выполненный в виде многопазового кулачка 5, толкатели б; тензорезисторы 7, перемножающие мосты 8Фи 9 соответственно синусного и косинусного тракта, источник 10 электрического сигнала-сомножителя, прилив 11 одной стороны основания 1, прилив 12 другой стороны основания 1, 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.Тензорезисторы 7, размещенные наодной упругой пластине 4, дифференциально включены в плечи отдельного перемножающего моста. Входные диагонали перемножающих мостов подключены к выходам источника 10 электрического сигнала-сомножителя, например, в виде напряжения ЯС), а выходные их диагонали являются соответствующими выходами устройства.Упругие пластины 4 перемножакщихмостов косинусного тракта 9 всех полигармонических каналов умножения расположены вдоль одной диаметральной линии кулачка 5, а упругие пластины 4 перемножающих мостов синус- ного тракта сдвинуты по отношению к 35, ним в канале каждой отдельной гармоники на угол (2 к) 90/и (где к1, 2,и, и - номер гармоники) .На фиг. 1 для упрощения представления изображено устройство для умножения на гармонические синусно-косанусные Функции первых. трех гармоник ( и =1-3), где указанные углы выбраны равными в каналах первой (0=1) и третьей (И=З) гармоник 90 , а в канале второй И=2) гармоники - 45 , причем такое расположение.упругих пластин пригодно для умножения на функции с другим номером гармоники, например при й "5,6, 9 и 10 (при наличии на кулачке 5 пазов 14 с соответствующими проФилями). Электромеханическое устройстводля умножения на синусно-косинусные ющих мостов вдвое превышает числогармоник п.На каждой иэупругих пластин 4размещено по четыре тензорезистора7 (71 -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, началокоторых 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 скоростьюЫ за счет сочленения пазов 14 кулачка 5 со стержнями осуществляется деформация упругих пластин 4 по определенным гармоническим законам, что приводит к пропорциональным изменениям нриращеиий сопротивлений размещенных на ннх тензорезисторов 7, например включеннык в плечи с мостов 8 - К 1 = й + Ь К Вж па, Мостов 9 - В (В) Я + 4 К соз пцс,о -где В - сопротивление тензореэисторов, когда упругая пластина находится в иедеформированном состоянии; ай зЫ пыл, А К соз пят - 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. 0(й), на Функцию изменения сопротивлений плеч, в результате чего с их выходных диагоналей снимаем электрические сигналы, пропорциональные в мостах 8 - .0(Ф) зЫ пж, в мостах 9 - 0(й) созпЮ.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 требуеьаамн профилями,5 соответствующими полигармоническимФункциям любого порядка, которымсвойственен высокий уровень синхронности по фазе мекду отдельными каналами умножения, а также сдвига поо10 фазе на 90 между трактами одного итого же канала умножения.Предлагаемое устройство имеет рядпреимуществ.:базирование на тенэометрических15 элементах, выпеляющихся высокой виб-родннамической надежностью работы;национальное. согласование с экспериментальным нэмерительньи комплек.сом;20 отсутствие необходимости каких -либо перестроек конструкции при одновременном умножении исследуемого сигнала на полигармокические функции;сравнительную простоту устройст 25 ва из-за построения на доступных элементах, а отсюда н малую стоимость;несложность настройки и т.д.В целом габариты устройства сравнительно незначительны при комплексе50 решаемых задач, что сообщает конструкции компактность,позволякщую созда:вать наее базе внутримодельную аппаратуругармонического анализа,чтоособенно ценно для экспериментальныхисследований нестационарных характеристик перспективных летательных аппаратов путем нродувок их моделей ваэродинамических. трубах методом вынужденных колебаний,