AT261945B - Schaltanordnung einer Einrichtung zum Umrechnen der tensometrischen Meßwerte von statischen und dynamischen mechanischen Deformationen - Google Patents

Description

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  Schaltanordnung einer Einrichtung zum Umrechnen der tensometrischen Messwerte von statischen und dynamischen mechanischen Deformationen 
Gegenstand der Erfindung ist die Schaltanordnung einer Einrichtung zum Umrechnen der tensometrischen Messwerte von statischen und dynamischen mechanischen Deformationen. 



   Bisher wird die Umrechnung der Ergebnisse von tensometrischen Messungen mit konventionellen Rechnungsmethoden durchgeführt, bei statischen Messungen mit Hilfe von Digital-Rechenautomaten. 



   Mängel der bisherigen Umrechnungsmethoden von tensometrischen Messwerten sind : Notwendigkeit des Registrieren der   Messergebnisse ;   zeitraubende Umrechnungen der registrierten Verlaufsgrössen ; beschränkte Möglichkeiten des Einsatzes von Digital-Rechenautomaten. 



   Die Einrichtung gemäss Erfindung gestattet : inertionsfreie, mit der Messung zeitgleiche Durchführung der Umrechnungen von elektrischen Spannungswerten, die eine elektrische Transformation von mechanischen Deformationen sind ; Umrechnungen sowohl von statischen wie von dynamischen Messergebissen ; Vermeidung des Registrierens der Messergebnisse ; Zusammenarbeit während der Messungen mit tensometrischen Brücken zum Messen von mechanischen Deformationen, an denen Ausgänge für Registriereinrichtungen vorgesehen wurden ; Zusammenarbeit mit Registriereinrichtungen für elektrische Signale und mit Oszillographen ; Durchführung der Umrechnungen sowohl im Labor als auch bei Betriebsbedingungen. 



   Aufgabe der erfindungsgemässen Einrichtung ist die Durchführung von Umrechnungen an elektrischen Spannungswerten nach für den Aufbau ihrer Analogstruktur bequemen Formeln, die in Fig. 2 gezeigt sind (Formeln 7, 8,9, 10), die eine Lösung eines Gleichungssystems sind, das den flachen Deformationszustand darstellt (Fig. 1. Formeln   l,   2,3, 4,5, 6). 



   Das Blockschema des   Mess- und   Registriersystems mit der Einrichtung zum Umrechnen der Messergebnisse von tensometrischen Messungen von statischen und dynamischen Deformationen ist in Fig. 3 gezeigt. Eingangsgrössen der Umrechnungseinrichtung 2 sind Bestandteile des Deformationszustandes    E-f, E+f, Eo, die   man aus dem System der tensometrischen Messbrücken 1 in Gestalt von elektrischen Spannungen erhält. 



   Die Grössen f und m sind für eine Messung und ein Material (dessen Deformation ermittelt werden soll) konstant und mittels Umschaltern von Hand vor Durchführung der Rechnungen eingestellt. 



   Ausgangsgrössen der Umrechnungseinrichtung sind : tg 2   fo'EI'E2, Ered'in   Gestalt von elektrischen Spannungen, die zu elektrischen Anzeigegeräten abgehen oder durch das die Messergebnisse registrierende System 3 registriert werden. 



   Eines der vielen möglichen Beispiele der Schaltung der Umrechnungseinrichtung gemäss Erfindung ist in Fig. 4 zu sehen. 



   Es ist dies ein Funktionsschema der Analogstruktur einer spezialisierten Umrechnungseinrichtung unter Ausnutzung von   Operationsblöcken,   wie sie in der Analogrechnungstechnik angewendet werden. 
 EMI1.1 
 

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 EMI2.1 
 rers 8 und den Eingang des Addierers 17. Am Ausgang des Funktionsgenerators 5 erhält man den Ausdruck   E-f-E+f) tg f,    der als Zähler auf die Eingänge der dividierenden Anordnung 6 und des quadrierenden Systems 10 gegeben wird. 



   Die Eingangsgrösse Eo wird auf den Widerstandsfunktionsgenerator 16 gegeben, der die Funktion cos 2 f realisiert, und auf den Eingang des Addierers 8. Der Addierer 8 summiert die Aus- 
 EMI2.2 
    undals Nenner gegeben. Somit erhält man am Ausgang der dividierenden Anordnung   6 die Realisierung der Formel 7,   Fig. 2,   die der Ausgangsgrösse tg 2 fo entspricht. 
 EMI2.3 
 



   Der Ausdruck hinter dem Quadrierer 9 von der Gestalt   (2Eo -E-f-E+f) 2    und der Ausdruck hinter dem Quadrierer 10 von der Gestalt (E-f-E+f) tg'f werden auf den Addierer 11 gegeben. 



   Dieser summiert die beiden letzten Ausdrücke mit den Beiwerten 1 und ergibt am Ausgang den Ausdruck   - [ (2Eo -E -E+f) 2 + (E f-E+f)2 tg f],   der auf den Eingang des Widerstandsfunktionsgenerators 12 gegeben wird, der die Funktion 
 EMI2.4 
 realisiert. 



   Am Ausgang des Funktionsgenerators 12 erhält man den Ausdruck 
 EMI2.5 
 den man zwecks Vorzeichenwechsel auf den Inverter 13 gibt. Der Ausgangsausdruck aus dem Inverter 13 wird auf das wurzelziehende System 14 und den Widerstandsfunktionsgenerator 23, der die Funktion 

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 EMI3.1 
 realisiert, gegeben. 



   Der Ausdruck am Ausgang des wurzelziehenden Systems 14 in Gestalt von 
 EMI3.2 
 wird auf den Eingang des Addierers 19 und den Inverter 15 gegeben ; der letztere wechselt das Vorzeichen dieses Ausdrucks und führt ihn dem Eingang des Addierers 21 zu. 



   Am Ausgang des Funktionsgenerators 16 erhält man den Ausdruck Eo cos 2 f, der auf den Eingang des Addierers 17 gegeben wird. Der Addierer 17 summiert die Ausgangsgrösse des Addierers 4 mit dem Beiwert   1,   die Ausgangsgrösse des Inverters 7 mit dem Beiwert 2 und die Ausgangsgrösse des Funktionsgenerators 16 mit dem Beiwert 2, wobei er am Ausgang den Ausdruck liefert 
 EMI3.3 
 Dieser Ausdruck wird auf den Widerstandsfunktionsgenerator 18, der die Funktion 
 EMI3.4 
 
 EMI3.5 
 
 EMI3.6 
 wird auf den Addierer 19, den Addierer 21 und das quadrierende System 25 gegeben.

   Der Addierer 19 summiert die Ausgangsgrösse aus dem Funktionsgenerator 18 mit Beiwerten 1 und liefert am Ausgang den Ausdruck 
 EMI3.7 
 der nach Passieren des Inverters 20 und Vorzeichenwechsel die   Realisation   der Ausgangsgrösse E2 nach Formel 9,   Fig. 2,   darstellt. 



   Der Ausdruck nach dem Quadrierer 25 in Gestalt von 
 EMI3.8 
 wird auf den Widerstandsfunktionsgenerator 24 gegeben, der die Funktion 
 EMI3.9 
 realisiert. 



   Der Addierer 26 summiert den Ausgangsausdruck aus dem Funktionsgenerator 23 in Gestalt von 

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 EMI4.1 
 sowie den Ausgangsausdruck aus dem Funktionsgenerator 24 in Gestalt von 
 EMI4.2 
 mit Beiwerten 1 und liefert am Ausgang den Ausdruck 
 EMI4.3 
 der nach Passieren des Inverters 27 und Vorzeichenwechsel auf die wurzelziehende Anordnung 28 gegeben wird. 



   Am Ausgang des wurzelziehenden Systems 28 erhält man den Ausdruck : 
 EMI4.4 
 der die Realisierung der Ausgangsgrösse Ered nach Formel 10, Fig. 2, darstellt. Sämtliche Widerstandsfunktionsgeneratoren der Winkelfunktion werden zugleich mit Hilfe eines Umschalters geändert. 



   Auf die gleiche Weise werden die Widerstandsfunktionsgeneratoren der Grösse m geändert. 



   In der obigen Analogstruktur können vier Rechnungsbahnen unterschieden werden :
I. Bahn a, Fig.   5 - für   Errechnung der Tangensfunktion des doppelten Winkels der durch die Formel 7, Fig. 2, bestimmten Transformation, die aus folgenden Elementen aufgebaut ist : Inverter 7, Addierer 8, Widerstandsfunktionsgenerator 5 und dividierendes System 6. 



   Il. Bahn b, Fig.   6 - für   Errechnung der maximalen, durch die Formel 8,   Fig. 2,   bestimmten Deformation, die aus folgenden Elementen aufgebaut ist : Inverter 7, Addierer 4, Addierer 8, Widerstandsfunktionsgenerator 16, Addierer 17, Widerstandsfunktionsgenerator 18, Quadrierer 10, Addierer 11, Widerstandsfunktionsgenerator 12, Inverter 13, Radiziersystem 14, Addierer 19, Inverter 20. m. Bahn c, Fig. 7 - zur Errechnung der durch die Formel 9, Fig. 2, bestimmten Minimaldeformation ; die Bahn ist aus folgenden Elementen aufgebaut : Inverter 7, Addierer 4, Addierer 8, Widerstandsfunktionsgenerator 5, Widerstandsfunktionsgenerator 16, Addierer 17, Widerstandsfunktionsgenerator 18, Addierer 9, Quadrierer 10, Addierer 11, Widerstandsfunktionsgenerator 12, Inverter 13, Radiziersystem 14, Inverter 15, Addierer 21, Inverter 21, Inverter 22. 



   IV. Bahn d, Fig. 8-zum Errechnen der reduzierten, durch Formel 10, Fig. 2, bestimmten Deformation ; die Bahn ist aus folgenden Elementen aufgebaut : Inverter 7, Addierer 4, Addierer 8, Widerstandsfunktionsgenerator 3, Widerstandsfunktionsgenerator 16, Addierer 17, Widerstandsfunktionsgenerator 18, Quadrierer 9, Quadrierer 10, Addierer 11, Widerstandsfunktionsgenerator 12, Inverter 13, Widerstandsfunktionsgenerator 23, Quadrierer 25, Widerstandsfunktionsgenerator 24, Addierer 26, Inverter 27, Radiziersystem 28. 



   Wie zu ersehen ist, sind manche Elemente der einzelnen Bahnen gemeinsam. 



   Solches Zusammenflechten der Bahnen, wie in Fig. 4 gezeigt, bezweckt eine Verringerung der in der Analogstruktur angewendeten Elemente durch ihre vielfältige Ausnutzung.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : EMI5.1 Eingangswerten E, E. r, E r und den konstanten Werten m, f errechnet, die durch die Formeln : EMI5.2 miteinander in Beziehung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verbindung von vier Berechnungsbahnen darstellt, nämlich Bahn (a) zur Berechnung der trigonometrischen Funktion und des Transformationswinkels tg 2 fo ;

   Bahn (b) zur Berechnung der Maximaldeformierung El ; Bahn (c) zur Berechnung der Minimaldeformierung E ; EMI5.3 gen (3) überwiesen werden, sowie ferner dadurch, dass die rechnenden Elemente (2), welche die sich wiederholenden Fragmente EMI5.4 der obigen Formeln realisieren, für alle Berechnungsbahnen gemeinsam sind, d. h. dass diese nur einmal vorhanden und an den entsprechenden Stellen der Berechnungsbahnen zugefügt werden, wo sie ihre Funktionen erfüllen.

   2.. Schaltanordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bahn (a, 9) zur Errechnung der trigonometrischen Tangens-Funktion des Winkels der Eingang für das Signal E f mit dem Eingang eines Addierers (4), der Eingang für das Signal E+f mit dem Eingang eines Inverters (7), der Eingang für das Signal Eo mit dem Eingang eines Addierers (8), der Ausgang des Inverters (7) mit dem Eingang des Addierers (4) und dem Eingang des Addierers (8), der Ausgang des Addierers (4) mit dem Eingang eines die Funktion tg f realisierenden Widerstandsfunktionsgenerators (5) und dem Eingang des Addierers (8), der Ausgang des Addierers (8) mit dem Eingang des Nenners eines <Desc/Clms Page number 6> dividierenden Systems (6), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (5)

   mit dem Eingang des Zählers des dividierenden Systems (6) und der Ausgang des dividierenden Systems (6) mit dem Ausgang für das Signal tg 2 fo verbunden sind.

   3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bahn (b) zum Errechnen der Grösse El der Eingang für das Signal E-f mit dem Eingang des Addierers (4), der Eingang des Signals E+f mit dem Eingang des Inverters (7), der Eingang für das Signal Eo mit dem Eingang des Addierers (8) und dem Eingang eines die Funktion cos 2 f realisierenden Wider- standsfunktionsgenerators (16), der Ausgang des Inverters (7) mit dem Eingang des Addierers (4), dem Eingang des Addierers (8) und Eingang des Addierers (17), der Ausgang des Addierers (4) mit dem Ein- gang des Widerstandsfunktionsgenerators (5) und dem Eingang des Addierers (8) sowie dem Eingang eines Addierers (17), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (16) mit dem Ausgang des Addierers (17), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (5)

   mit dem Eingang eines Quadrierers (10), der Ausgang des Addierers (8) mit dem Eingang eines Quadrierers (9), verbunden ist, die Ausgänge der Quadrierer (9 und 10) mit den Eingängen eines Addierers (11) verbunden sind, der Ausgang des Addierers (11) mit dem Eingang eines die Funktion 1/16 sin 4 f realisierenden Widerstandsfunktionsgenerators (12), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (12) mit dem Eingang eines Inverters (13), der Ausgang des Inverters (13) mit dem Eingang des reduzierenden Systems (14) verbunden ist, der Ausgang eines reduzierenden Systems (14) mit dem Eingang eines Addierers (19) verbunden ist, der Ausgang des Addierers (17) mit dem Eingang eines die Funktion 1/4 sin 2 f realisierenden Widerstandsfunktionsgenerators (18), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (18) mit dem Eingang des Addierers (19), der Ausgang des Addierers (19)

   mit dem Eingang eines Inverters (20), der Ausgang des Inverters (20) mit dem Ausgang für das Signal El verbunden sind.

   4. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bahn (c) zur Errechnung der Grösse E2 der Eingang für das Signal E -f mit. dem Eingang des Addierers (4), der Eingang für das Signal E+f mit dem Eingang des Inverters (7), der Eingang für das Signal Eo mit dem Eingang des Addierers (8) und eines die Funktion cos 2 f realisierenden Widerstandsfunktionsgenerators (16), der Ausgang des Inverters (7) mit dem Eingang des Addierers (4), dem Eingang des Addierers (8) sowie dem Eingang des Addierers (17), der Ausgang des Addierers (4) mit dem Eingang des Widerstandsfunktionsgenerators (5), dem Eingang des Addierers (8) und dem Eingang des Addierers (17), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (16) mit dem Eingang des Addierers (17), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (5)

   mit dem Eingang des Quadrierers (10), der Ausgang des Addierers (8) mit dem Eingang des Quadrierers (9), die Ausgänge der Quadrierer (9 und 10) mit den Eingängen des Addierers (11), der Ausgang des Addierers (11) mit dem Eingang des Widerstandsfunktionsgenerators (12), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (12) mit dem Eingang des Inverters (13), der Ausgang des Inverters (13) mit dem Eingang des reduzierenden Systems (14), der Ausgang des reduzierenden Systems (14) mit dem Eingang des Inverters (15), der Ausgang des Inverters (15) mit dem Eingang des Addierers (21), der Ausgang des Addierers (17) mit dem Eingang des Widerstandsfunktionsgenerators (18), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (18) mit dem Eingang eines Addierers (21), der Ausgang des Addierers (21)

   mit dem Eingang eines Inverters (22), der Ausgang des Inverters (22) mit dem Ausgang für das Signal E2 verbunden sind. EMI6.1 dass bei der Bahn (d) zur Errechnung der Grösse Ered der Eingang für das Signal E-f mit dem Eingang des Addierers (4), der Eingang für das Signal E+f mit dem Eingang des Inverters (7), der Eingang für das Signal Eo mit dem Eingang des Addierers (8) und dem Eingang des Widerstandsfunktionsgenerators (16), der Ausgang des Inverters (7) mit dem Eingang des Addierers (4) dem Eingang des Addierers (8) und dem Eingang des Addierers (17), der Ausgang des Addierers (4) mit dem Eingang des Widerstandsfunktionsgenerators z dem Eingang des Addierers (8) und dem Eingang des Addierers (17), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (16) mit dem Eingang des Addierers (17), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (5)

   mit dem Eingang des Quadrierers (10), der Ausgang des Addierers (8) mit dem Eingang des Quadrierers (9), die Ausgänge der Quadrierer (9 und 10) mit den Eingängen des Addierers (11), der Ausgang des Addierers (11) mit dem Eingang des Widerstandsfunktionsgenerators (12), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (12) mit dem Eingang des Inverters (13), der Ausgang des Inverters (13) mit dem Eingang eines die Funktion 3/ (1 + m) realisierenden Widerstandsfunktionsgenerators (23), der Ausgang des Addierers (17) mit dem Eingang des Widerstandsfunktionsgenerators (18), der Ausgang des Widerstandsfunktionsgenerators (18) mit dem Eingang eines Quadrierers (25), der Ausgang des Quadrierers (25)

   mit dem Eingang eines die Funktion 1/ (1-ruz <Desc/Clms Page number 7> realisierenden Widerstandsfunktionsgenerators (24), die Ausgänge der Widerstandsfunktionsgeneratoren (23 und 24) mit dem Eingang eines Addierers (26) verbunden sind, der Ausgang des Addierers (26) mit dem Eingang eines Inverters (27), der Ausgang des Inverters (27) mit dem Eingang eines reduzierenden Systems (28), der Ausgang des reduzierenden Systems (28) mit dem Ausgang für das Signal Ered verbunden sind.