Устройство преимущественно для моделирования броуновского движения Советский патент 1984 года по МПК G09B23/06 

;о

4;:

О

N

00 Изобретение относится к учебным пособиям по физике и предназначено для наглядного моделирования броуновского движения. Известно-устройство для моделирования, содержащее генератор синхроимпульсов, видеоконтрольный блок, сумматоры и селектор 1. Однако известное устройство не позволяет моделировать броуновское движение, что сужает его функциональные возможности. Целью изобретения является повышение демонстрационного эффекта. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор синхроимпульсов, видеоконтрольный блок, сумматоры и селекторы, содержит также элемент задержки, счетчик, генераторы щума, аналогоцифровые преобразователи, цифроаналоговые преобразователи и блок гащения луча, при этом каждый из генераторов щума через последовательно соединенные соответствующие аналого-цифровой преобразователь, сумматор, селектор и цифроаналоговый преобразователь подключен к соответствующему управляющему входу видеоконтрольного блока, причем выход генератора синхроимпульсов подключен к управляющим входам аналого-цифровых преобразователей и. через элемент задержки к управляющим входам счетчика, блока гащения луча и сумматоров, при этом выходы счетчика подсоединены к соответствующим адресным входам селекторов, а выход блока гащения луча - к третьему входу видеоконтрольного блока. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит два идентичных канала управления лучом по горизонтали и вертикали, каждый из которых содержит последовательно включенные генератор 1 щума, аналого-цифровой преобразователь 2, сумматор 3, селектор 4 и цифроаналоговый преобразователь 5. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные генератор 6 синхроимпульсов, элемент 7 задержки и счетчик 8. К соответствующим входам видеоконтрольного блока 9 подсоединены цифроаналоговые преобразователи 5 каждого из каналов отклонения луча и выход блока 10 формирования сигнала гашения. Выход генератора 6 синхроимпульсов подключен к управляющим входам аналогоцифровых преобразователей 2, выход элемента 7 задержки - к управляющим входам сумматора 3 и формирователя 10 сигнала гащения, а выходы счетчика 8 подсоединены к соответствующим адресным входам селекторов 4. Каждый из каналов устройства моделирует движение лищь одной составляющей (горизонтальной или вертикальной) одной частицы. Каждый из селекторов 4 селектирует сигналы, моделирующие либо вертикальные, либо горизонтальные составляющие движения частицы на входы соответствующих цифроаналоговых преобразователей 5. В случае необходимости моделирования нескольких частиц в каждом из каналов добавляется соответствующее количество последовательно соединенных блоков 1, 2 и 3, подключенных к соответствующим входам селекторов 4. Селектор 4 селектирует сигналы с выходов первой группы цепочек, моделирующих все вертикальн-ые составляющие движений частиц, на входы первого цифроаналогового преобразователя 5, а второй селектор 4 - сигналы с выходов второй группы цепочек, моделирующих все горизонтальные составляющие движений частиц, на входы второго цифроаналогового преобразователя 5. Период следования синхроимпульсов с выхода генератора 1 больще постоянной преобразования аналогоцифровых преобразователей 2. Устройство работает следующим обраГенератор 1 щума одного из каналов, например первой цепочки, выдает сигналы с амплитудой, адекватной тепловому щуму. По синхроимпульсу с выхода, генератора б аналого-цифровой преобразователь 2 этой цепочки преобразует сигнал щума из аналоговой формы в цифровой (в последовательном коде) сигнал, который заносится в сумматор 3 тем же синхроимпульсом, ко задержанным элементом 7 задержки на время постоянной преобразования аналогоцифрового преоб4эазователя . Каждый последующий сигнал (со своим знаком) с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 суммируется с предыдущим содержимым сумматора 3, с выхода которого сигналы о его текущем состоянии поступают на входы первого селектора 4. Одновременно аналогичным образом формируются и поступают на соответствующие входы второго селектора сигналы с выходов сумматора первой цепочки другого канала. Счетчик 8 считает поступивщие на его вход синхроимпульсы и выдает в параллельном коде сигналы, поступивщие на адрес le входы селекторов 4. Селекторы 4 последовательно и синхронно селектируют сигналы с выходов соответствующих цепочек обеих групп на входы цифроаналоговых преобразователей 5. Аналоговыми сигналами с выходов цифроаналоговых преобразователей 5 осуществляется управление положения луча видеоконтрольного блока 9. Формирователь 10 выдает сигнал гащения луча на видеоконтрольный блок 9 в течение времени переноса луча от изображения одной частицы к изображению другой частицы. В результате на экране видеоконтрольного блока формируются изображения нескольких, ярких точек, двигающихся по экрану подобно наблюдаемым в микроскоп броуновским частицам. Моделирование температуры среды обитания броуновской частицы (одной или нескольких одновременно) осуществляется одновременной регулировкой эффективного значения сигналов на выходах соответствующих пар генераторов 1 щумов.

В предлагаемом устройстве все перемещения световых пятен по экрану осциллографа определяются лишь сигналами, тепловых шумов на выходах генераторов шумов. Так как реальное броуновское движение происходит также вследствие теплового движения молекул, то предлагаемое устройство является наиболее точной его моделью.

УСТРОЙСТВО ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ БРОУНОВСКОГО ДВИЖЕНИЯ, содержащее генератор синхроимпульсов, видеоконтрольный блок, сумматоры и селекторы, отличающееся тем, что, с целью повышения демонстрационного эффекта, оно содержит элемент задержки, счетчик, генераторы шума, аналого-цыфровые преобразователи, цифроаналоговые преобразователи и блок гашения луча, при этом каждый из генераторов шума через последовательно соединенные соответствующие аналого-цифровой преобразователь, сумматор, селектор и цифроаналоговый преобразователь подключен к соответствующему управляюшему входу видеоконтрольного блока, причем выход генератора синхроимпульсов подключен к управляющим входам аналого-цифровых преобразователей и через элемент задержки к управляющим входам счетчика, блока гашения луча и сумматоров, при этом выходы счетчика подсоединены к соответствующим адресным входам селекторов, а выход блока гащения луча - к третьему входу видеоконтрольного блока. (Л