Устройство для выполнения графоаналитических операций

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11744618 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Ф(51) М, Кл. 6 06 б 7/12 Государственный комитет СССР во девам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ1 О 15 го Изобретение относится к средствам автоматизации графоаналитических операций при исследованиях произвольного вида кривых и ограничиваемых ими плоских фигур, задаваемых графически или в функционально-аналитической форме.Известны электронные преобразовательные устройства различных типов, способные аппроксимативно воспроизводить требуемую функциональную зависимость, содержащие диодно-резистивные аппроксиматоры, фотоформеры и др. 11,Недостатки известных электронных функциональных преобразователей и аппроксиматоров универсального назначения состоят в многоэлементности иструктурной сложности каждого из коммутируемых с помощью наборного поля функциональных узлов, что сочетается с высокой степенью дискретности воспроизведения моделируемой функциональной зависимости,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для выполнения графоаналитических операций, узел преобразования которого выполнен в виде изоляционной пластины с нанесенным на ее поверхность зигзагообразным высокоомным проводником в виде секций, например 11-образной формы, причем указанная пластина с 1.1-образными секциями снабжена прижимной крышкой с прямолинейными выступами из электроизоляционного материала, параллельными линиям зигзага и расположенными таким образом, что в результате прижима крышки к пластине каждый из выступов контактирует с соседней парой линий зигзага. Приспособление для съема сигнала выполнено в виде подвижного контакта, контактирующего с изгибами проводника пластины, а схема измерения выполнена в виде измерителя соотношения сопротивлений участков проводника, которые разделены подвижным контактом.Однако это устройство, обеспечивая автоматизацию делительных операций, исключает возможность выполнения с его помощью операций вычитания площадей двух кривосторонних плоских фигур.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения интегрирования разности744618 ными, находящимися в одной плоскости, проходящей через" плоские поверхности выступов 2 пластины 1 (фиг, 2).Подвижный элемент (контакт) 4 с помощью каретки и двух направляющих стержней перемещается вдоль кромки изоляционной пластины 1, соприкасаясь с окончаниями параллельных отрезков 3 (фиг, 1, 2и 5),Прижимная контактная крышка 5, шарнирно соединенная с корпусом устройства,со своей внутренней стороны имеет параллельные прямоугольные выступы 6 (фиг. 3),расположенные таким образом, что при закрывании крышки 5 и фиксации ее в прижатом-состоянии по отношению к пластине 1внутренние выступы 6 крышки 5 и выступы2 изоляционной пластины 1 ориентируютсяв шахматном, т, е. взаимно перемещающемся порядке (фиг. 4). При этом каждый извыступов 6 крышки 5 одновременно контактиоует с парой высокоомных отрезков 3, расположенных на двух соседних выступах 2изоляционной пластины 1.Устройство содержит также переключатель 7 рода контроля, схему для измеренияабсолютной величины сопротивления и схему для измерения соотношений между величинами сопротивлений частей цепи, составленной "скоммутированными высокоомными отрезками 3 и разделенной подвижным контактом 4.Измерительная схема устройства содержит наряду с коммутируемыми высокоомными прямыми отрезками 3 и подвижнымконтактом 4 также переключатель 7 родаконтроля, измерительный линейный потенциометр 8, стрелочный индикатор 9 и нормальный элемент 10.Подвижный контакт 4 и движок потенциометра 8 сйабжены стрелочными указателями, перемещающимися вдоль обеих кромок двухшкальной линейки 11. Выполняемые контактным движком 4 и движком потенциометра 8 функции переменных токосъемных элементов совмещаются при этомс функциями задающих и индикаторно-расшифровывающих органов, взаимно дейст вующих с двухшкальной линейкой 11 (фиг, 1и 5).Из электрической схемы устройства(фиг. 5) видно, что крайне расположенныевысокоомные отрезки 3 и концы линейногоизмерительного потенциометра 8 подключены параллельно через переключатель 7 родаконтроля к нормальному элементу 10. Устройство содержит изоляционную пластину 1 с совокупностью параллельно и рав" " кбинтервально разнесенных на ее поверх- фности идентичных прямоугольных выступов2. На плоскую поверхность каждого из выступов 2 нанесены параллельно расположенные секции высокоомного проводника, каждаяиз которых выполнена в виде пары па"раллельно расположенных, изолированныхдруг от друга, отрезков 3, При этом все 3произвольных сложных функций, разделения в заданном соотношении разностной площади двух криволинейных контуров, интегрирования раздельных функций и опреде - ления границ раздела при распределенииопределенного интеграла в требуемом соот- юношении,Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для выполнения графоанали.тических операций, содержащем изоляционную пластину, на поверхность которой найесены параллельно расположенные секции фвысокоомного проводника, шарнирно соединенную с пластиной прижимную крышку,имеющую на внутренней поверхности параллельно расположенные прямоугольные выступы, и подвижный элемент, контактирую- ищий с секциями высокоомного проводникаи подсоединенный к измерителю соотношения сопротивлений секций высокоомного проводника, разделенных подвижным элементетом, изоляционная пластина имеет на по "верхностипараллельные прямоугольные вы, стуйы, которые ориентированы по отноше -"нию к выступам прижимной крышки во взаимно чередующемся порядке, секции высокоомного проводника на изоляционной пластине выполнены в виде сококупности параллельно расположенных и равноинтервальноразнесенных прямых отрезков, каждая смежная пара которых расположена на соответствующем выступе изоляционной пластины,выступы на внутренней поверхности прижимной крышки выполнены по ширине с перезокрытием по отношению к соответствующимпарам высокоомных отрезков проводников,расположенных на двух смежных выступахизоляционной пластины.На фиг. 1 представлен общий конструктивный вид устройства; ка фиг. 2 - конструкция изоляционной подложки (пластины)с нанесенным на ее выступы высокоомнымпроводником в форме параллельных, равностоящих друг от друга, прямых отрезков;на фиг, 3 - конструкция прижимной крышки; 4 фна фиг, 4 - схема взаиморасположения вы." ступов изоляционной пластины с нанесенными на них высокоомными отрезками, атакже выступов прижимной крышки при- закрытом состоянии последней; на фиг. 5 -" электрическая схема соединения элементови цепей устройства." - высокоомные прямье отрезки 3 оказываются равйбйнте.вально и параллельно разнесснМежду подвижным контактом 4 и движком линейного потенциометра 8 включен стрелочный прибор 9, имеющий как дифференциальную шкалу нуль-индикатора, так и шкалу омметра,Устройство работает следующим образом.Если требуется определить интеграл разности двух функциональных зависимостей5произвольного вида (в том числе и зависимостей, которые не могут быть выражены аналитически), то график одной из заданных функций наносится на рабочую поверхность изоляционной пластины 1 с помощью электропроводящих чернил, пасты (электролита), либо с помощью графитового стержня (карандаша) или древесного грифеля,На внутреннюю же рифленую поверхность прижимной крышки 5 наносится теми же средствами (электролитом, графитом и т. п.) график второй из заданных функциональных зависимостей.Поскольку прямолинейные отрезки 3 из высокоомного электропроводящего материала попарно расположены на прямоугольных выступах 2 изоляционной пластины 1, то кривая первой из заданных функций, наносимая на поверхность пластины 1 электро- проводящим веществом, получается прерывистой и представляет собой совокупность штриховых токопроводящих элементов, расположенных только на внешней поверхности прямоугольных выступов 2 изоляционной пластины 1,Соответственно, ввиду того, что внутренняя поверхность прижимной крышки 5 имеет систему параллельных выступов 6 (фиг. 3), нанесенная электропроводящим составом на внутреннюю поверхность крышки 5, кривая второй из заданных функциональных зависимостей образована совокупностью штриховых токопроводящих элементов, расположенных на выступах 6 крышки 5 и изолированных друг от друга,До закрывания крышки 5 штриховые токопроводящие элементы графика первой из заданных функций, нанесенные на поверхность выступающих частей 2 изоляционной пластины 1, соединяют между собой на различных уровнях и попарно прямолинейные высокоомные отрезки 3.При прижиме крышки 5 к пластине 1 штриховые электропроводящие элементы, нанесенные на внутренние выступы 6 прижимной крышки 5, скоммутируют между собой на различных уровнях пары высокоомиых отрезков 3, предварительно сочлененных электропроводящим веществом, нанесенным на выступы 2 пластины 1 при отображении первой из заданных функциональных зависимостей,Таким образом, при прижатом состоянии крышки 5 к пластине 1 штриховыми токо- проводящими элементами, нанесенными на выступы 2 пластины 1 и отражающими график первой заданной функции, а также штриховыми токопроводящими элементами, нанесенными на внутренние выступы 6 прижимной крышки 5 и отражающими график второй из заданных функций, прямолинейные высокоомные отрезки 3 сочленены в неразрывную зигзагообразную цепь, ограничиваемую кривыми двух заданных функций. ьСформированная указанным образом зигзагообразная цепь, образованная различными частями высокоомных отрезков 3 и перемыкающими их в чередующемся по уровню порядке штриховыми электропроводящими элементами обоих заданных кривых, нанесенных на выступы 2 пластины 1 и на выступы 6 крышки 5, оказывается вписанной при этом в двусторонне криволинейную фигуру, ограничиваемую графиками заданных функций.о Электрическое сопротивление сформированной таким путем цепи является пропорциональным площади фигуры, ограничиваемой двумя кривыми, т. е. пропорциональным интегралу разности двух заданных функций.Устанавливая подвижный контакт 4 иподвижный контакт линейного потенциометра 8 в крайнее левое (фиг. 1, 5) положение и переводя переключатель 7 вправо (фиг. 5), измеряют с помощью нормального элемен 2 о та 10 и стрелочного индикатора 9, переводимых в измерительную схему омметра, абсолютное сопротивление вышеуказанной электрической цепи, зигзагообразно вписанной в криволинейную фигуру, ограничиваемую с обеих сторон кривыми двух заданных функциональных зависимостей.Шкала стрелочного индикатора 9 приуказанном положении переключателя рода контроля 7 обеспечивает непосредственное считывание показаний в единицах контролиэр руемого параметра - площади разностной. фигуры или интеграла разности двух заданных функций.При необходимости распределения в требуемом соотношении площади разностной криволинейной фигуры, полученной в результате вычитания двух исходно заданных криволинейных фигур, а также при необходимости разделения интеграла разности двух функций в соответствии с заданным соотношением переключатель 7 рода контроля 4 р устанавливают в левое по чертежу положение (фиг. 5), движок с помощью нижней шкалы масштабной линейки устанавливают в положение, отвечающее требуемому соотношению, на котором должен быть разделен интеграл разности двух заданных функций, 4 либо площадь разностной фигуры. После нанесения электропроводящим веществом на внутреннюю поверхность крышки 5 и на рабочую поверхность пластйны 1, двух исходно заданных кривосторонних фигур или графиков заданных функций закрывают крышку 5 и подвижный контакт 4 перемещают до положения, при котором стрелка индикатора 9 установится на нуле. Это соответствует завершению операции деления интеграла разности двух исходно заданных функций.Абсциссы полученных в результзкделения разностной криволинейной фигуры двухпроизводных двусторонне криволинейных фигур, площади которых представляют собой части интеграла разности двух заданных исходных функций, опреде;,яюгся по верхней шкале масштабной линейки 11 как отрезки, разделяемые найденным конечным положением шкального указателя подвижного контакта 4.После выполнения указанных графических операций следы токопроводящего вещества (карандаша, пасты, чернил) удаляются с внутренней поверхности прижимной крышки 5 и с рабочей поверхности изолирующей пластины 1 простым протиранием их тканью.При необходимости определения интеграла произвольной функциональной зависимости, в том числе и зависимости, которая не может быть выражена аналитически - график заданной функции с помощью токо- проводящего агента наносится на рабочую поверхность изоляционной пластины 1, а на внутреннюю поверхность прижимной крышки 5 параллельно ее нижней кромке, прилегающей при закрывании крышки к двуХшкальной линейке 11, токопроводящим агентом наносится прямая линия, отвечающаяпринимаемой для интегрирования отсчетной оси абсцисс,Определение полного интеграла заданной функции, как и вышерассмотренное нахождение интеграла разности двух задаваемых функциональных зависимостей, производится переводом контакта 4 и движка потенциометра 8 в крайнее левое положение, а переключателя 7 рода контроля - в правое положение, после чего стрелочныйприбор 9 показывает искомый интеграл, либо площадь кривосторонней фигуры, ограничиваемой графиком заданной функции.Полный интеграл произвольной функции может быть графически найден н путем обмена ролями между частями устройства формирующими первично преобразующую цель.Для разделения интеграла заданной функции в требуемом соотношении на внутреннюю поверхность крышки 5 (или на рабочую поверхность пластины 1) токопроводящим агентом наносится график заданной функции, а на кромку рабочей поверхности изоляционной пластины 1 (или соответственно на кромку внутренней поверхности прижимной крышки 5) наносится абсциссная прямая. Движком потенциометра 8 по нижней шкале линейки 11 устанавливается соотношение, в котором должен быть разделен интеграл заданной функции. После прижатия крышки 5 к пластине 1 и перевода переключателя 7 в левое положение подвижный контакт 4 перемещают до момента, когда стрелка индикатора 9 остановится у нуля. Отрезки, разделенные найденным конечным положением шкального указателя подвижного контакта 4 на верхней шкале масштабной линейки 11, определяют границу раздела полного интеграла исходной функции согласно заданному соотношению.Устройство позволяет также за счет изменения порядка манипулирования элементами 4, 7 и 8 решать задачи, являющиеся обратными и противоположными рассмотренным выше.Формула изобретенияУстройство для выполнения графоаналитических операций, содержащее изоляционную пластину, на поверхность которой нанесены параллельно расположенные секциивысокоомного проводника, шарнирно соединенную с пластиной прижимную крышку, имеющую на внутренней поверхности параллельр но расположенные прямоугольные выступы,и подвижный элемент, контактирующий ссекциями высокоомного проводника и подсоединенный к измерителю соотношения сопротивлений секций высокоомного проводника, разделенйых подвижным элементом,отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счетобеспечения интегрирования разности произвольных сложных функций, разделения взаданном соотношении разностной площадидвух криволинейных контуров, интегрирования раздельных функций и определенияграниц раздела при распределении определенного интеграла в требуемом отношении,в нем изоляционная пластина имеет на поверхности параллельные прямоугольные выступы, которые ориентированы по отношению к выступам прижимной крышки во взаимно чередующемся порядке, секции высокоомного проводника на изоляционной пластине выполнены в виде совокупности параллельно расположенных и равноинтервальноразнесенных прямых отрезков, каждая смежная пара которых расположена на соответствующем выступе изоляционной пластины,выступы на внутренней поверхности прижимной крышки выполнены по ширине с45 перекрытием по отношению к соответствующим парам высокоомных отрезков проводников, расположенных на двух смежных вы. ступах изоляционной пластины.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Корн Г. и Кори Т. Электронные аналоговые н аналого-цифровые вычислительныемашины. Мир, т. 1 и т, 2, 1967-68.2. Авторское свидетельство СССРф514190, кл. б 01 В 19/26, 1976 (прототип),Сост Техре Тираж Г 1 И Государсг с делам изобр Москва, Ж -3 1 Г ФГ атент ) г