SU953655A1 - Прибор дл демонстрации сложени и разложени траектории сложных движений - Google Patents

Description

(5) ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ СЛОЖЕНИЯ И РАЗЛОЖЕНИЯ ТРАЕКТОРИЙ СЛОЖНЫХ. Изобретение относитс  к области учебных приборов по физике и может быть использовано дл  лекционных демонстраций по кинематике. Известен прибор дл  демонстрации разложени  траекторий сложных движений , содержащий генератор периодических колебаний и осциллограф . Недостатком известного устройства  вл етс  то, что он не позвол ет демонстрировать процессы синтеза траек торий периодических движений, что значительно сужает функциональные возможности прибора. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей. Указанна  цель достигаетс  тем, что прибор содержит делитель частоты блок сдвига фаз, блок функциональных генераторов, блок переключателей блок аттенюаторов, сумматор, коммутатор , счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, дешифратор и выходной сумматор, при этом выходы каждоДВИЖЕНИЙ ГО из разр дов делител  частоты через последовательно соединенные блоки сдвига фаз, функциональных генераторов , переключателей и аттенюаторов подсоединены к соответствующим входам сумматора и счетным входам коммутатора, к управл ющим входам которого подключены выходы дешифратора , а выходы счетчика подсоединены к соответствующим входам цифро-аналогового преобразовател  и дешифратора , причем выход сумматора через коммутатор подключен к первому входу выходного сумматора, к второму входу которого подсоединен выход цифро-аналогового преобразовател , а выход последнего разр да делител  частоты соединен с входом счетчика и синхронизирующим входом осциллографа, к входу вертикальной развертки которого подключен выходной сумматор. На чертеже представлена блоксхема прибора.

Прибор содержит генератор 1 пери одических колебаний, который генерирует сигналы пр моугольной формы, делитель 2 частоты, каждый иЗ выходов которопо через блок 3 сдвига фаз подсоединен к соответствующему входу блока k функциональных генераторов .

Каждый канал блока t функциональных генераторов состоит из последовательно соединенных между собой триггера 5 интегратора 6 и усилител  7.

При этом выходы каждого из элементов 5, 6 и-7 через блок 8 переключателей подсоединены к соответствующим входам блока 9 аттенюаторов каждый из выходов которого подключен к соответствующим входам сумматора 10 и счетным входам коммутатора 11, к дополнительному входу которого подсоединен выход сумматора 10.

Выходы счетчика 12 поразр дно подключены к входам цифро-аналогового преобразовател  13 и через дешифратор 1 - к управл ющим входам коммутатора 11, выход которого через первый вход выходного сумматора 15 подключен к входу вертикальной разверт™ ки осциллографа 16.

Выход цифро-аналогового преобразовател  1A подключен к второму входу выходного сумматора. Выход последнего разр да делител  2 частоты подключен к входу счетчика 12 и входу синхрЪнизации осциллографа 16.

Прибор работает следующим образом .

Сигналы с выхода генератора 1 поступают на делитель 2 частоты,, на выходах которого по вл ютс  периодические сигналы, частоты которых относ тс  как 1:2:3:.... Посредством блока 3 сдвига фаз можно регулировать фазу каждого из этих сигналов. G входа блока 3 сигналы поступают на входы триггеров 5 блока функциональных генераторов, что необходимо дл  получени  пр моугольных сигналов скважностью, равной двум. Последующее интегрирование пр моугольных сигналов посредством интеграторов 6 позвол ет получить на их выходах сигналы треугольной формы , а преобразование последних усилител ми 7 сигналы гармонической формы. Таким образом, на выходах блока k функциональных генераторов имеютс  наборы разночастотных сигналов трех видов: пр моугольных, треугольных и гармонических.

Переключател ми 8 осуществл етс  выборка выходов функциональных генераторов , а блоком 9 аттенюаторов регулировка амплитуд выбранных сигналов . .С выходов блока 9 аттенюаторов сигналы поступают на коммутируемые входы коммутатора 11 и входы

сумматора 10 результирующего сигнала . Сумматор 10 осуществл ет алгебраическое суммирование сигналов с выходов блока 9 аттенюаторов,а результат суммировани  подаетс  на один

5 из входов коммутатора 11. Таким образом , на Коммутируемых входах коммутатора 11 имеютс  сигналы, мбделирующие как отдельные составл ющие движени , так и результирующую траекторию движени .

Синхронно с окончанием очередного сигнала на выхбде коммутатора 11 происходит скачкообразное изменение на выходе цифро-аналогового преобразовател  Н, который остаетс  неизменным до прихода очередного сигнала на счетчик V2. Сигналы с выхода коммутатора 11 и цифро-аналогового преобразовател  14 суммируютс 

0 выходным сумматором 15, а результат суммировани  подаетс  на усилитель вертикального.отклонени  демонстрационного осциллографа 16. Синхронизаци  развертки осциллографа осуществл етс  сигналами, которые поступают на вход счетчика 12..Таким образом , одновременно на разных уровн х экрана демонстрационного осциллографа отображаютс  как форма суммарной функции, так и ее составл ющие .

Изменением фазы одного или нескольких сигналов посредством блока 3 сдвига фаз осуществл етс  горизонтальный сдвиг одной или нескольких составл ющих. Посредством блока 8 переключателей осуществл етс  изменение вида составл ющей (скачкообразный , равномерный, гармонический), а

посредством блока 9 аттенюаторов изменение амплитуды составл ющей. Так как сигнал, моделирующий результирующую кривую,  вл етс  линейной комбинацией сигналов, моделирующих

Claims (1)

1. составл ющие, то одновременно с изменением параметров последних (фазы, вида, амплитуды) измен етс  и форма результирующей кривой. Дл  демонстрации процесса разложени  заданной функции на отдельные составл ющие поступают так. На част экрана, отведенной дл  отображени  заданной функции вычерчивают, например , фломастером произвольную траекторию. Затем, опериру  органами управлени  блока 8 переключателей , блок 9 аттенюаторов и блока 3 сдвига фаз, добиваютс , чтобы вычерчиваема  лучом на экране траектори  максимально приблизилась (совпала) с вычерченной фломастером линией. Отобразившиес  при этом тра ектории луча в части экрана, отведе ной дл  траектории составл ющих, и будут результатом разложени . В слу чае, когда частота составл ющих при разложении относитс  как 1, 2, 3 и имеют гармЬническую форму, наблюда мое изображение будет демонстрацией Фурье-анализа. Прибор позвол ет одновременно от бражать на экране как траекторию суммарного движений, так и форму ег составл ющих, а так же оперативно измен ть параметры любой из составл ющих , что повышает нагл дность процессов сложени  и разложени  траекторий сложных движений. Формула изобретени  Прибор дл  демонстрации сложени  и разложени  траекторий сложных дви жений, содержащий генератор периодических колебаний и осциллограф, отличающийс  тем, что, 56 целью расширени  функциональных возможностей , он содержит делитель частоты , блок сдвига фаз, функциональных генераторов, блок переключателей , блок аттенюаторов, сумматор, коммутатор, счетчик, цифро-аналогоэый преобразователь, дешифратор и выходной сумматор, при этом выходы каждого из разр дов делител  частоты через последовательно соединенные блоки сдвига фаз, функциональных генераторов, переключателей и аттенюаторов подсоединени к соответствующим входам сумматора и счетным входам коммутатора, к управл ющим входам которого подключены входы де- , шифратора, а выходы счетчика подсоединены к соответствующим входам цифро-аналогового преобразовател  и дешифратора, причем выход (Сумматора через коммутатор подключен к первому входу выходного сумматора, к второму входу которого подсоединен выход цифро-аналогового преобразовател , а выход последнего разр да делител  частоты соединен с входом счетчика и синхронизирующим входом осциллографа, к входу вертикальной развертки которого подключен выходной сумматор. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Козлова А.Н.Малов Н.Н. Мансуров А.Н., Оглоблин Г.В. Демонстраци  временного и пространственного Фурье-анализа периодических сигналов . Сборник научно-методических статей по физике. Вып. 6, М. , Высша  школа, 1978, с. 52.