Устройство для моделирования молний Советский патент 1987 года по МПК G09B23/18 

Выход последнего подключен к одному из входов порогового элемента 6. Выход разрядного коммутирующего элемента 4 соединен через блок дифференцирования 1J с вхоДпм компарс1тора 12

1

Изобретение относится к исследова тельским и учебным моделям, может быть использовано для изучения и демонстрации явлений, сопровождающих разряд молнии, и является усовершен- ствованием основного изобретения по авт.св. № 896674.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей устройства.

На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого, устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы ( номера диаграмм совпадают с номерами соотв.ет- ствующих им точек структурной схемы) .

Устройство для моделирования молкий содержит последовательно соединенные источник питания, зарядный коммутирующий элемент 2, блок 3 имитации канала молнии, разрядный коммутирующий элемент 4 и сопротивление нагрузки 5. Второй выход блока 3 имитации канала молнии через пороговый элемент 6, одновибратор 7 и интегрирующую цепочку 8 подключен к управляющему входу разрядного коммутирующего элемента 4. Второй выход одновибратора 7 подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента -2 и к входу формирователя 9 управляющих импульсов, выход которого соединен с входом блока 10 изменения порога. Выход последнего подключен к одному из входов порогового элемента 6. Выход разрядного коммутирующего элемента 4 соединен через блок 11 дифференцирования входом компаратора I2 и с информационным- входом ключа 13, управляющий вход кото.рого подключен к выходу ком -йаратора 12, а выход - к входу многои информационным входом к.пгоча 13, управляюЕщй вход которого подключен к выходу компаратора 2, а выход - к 1зходу многоканального амплитудного анализатора 14, 2 ил.

канального ра 14.

амплитудного анализато0

5

0

5

0

5

0

Формирователь 9 управляющих импульсов обеспечивает вьщачу сигналов на изменение порога срабатывания порогового элемента 6 с интервалами, соответствующими выбранному закону распределения этого порога (потенциала Головки лидера моделируемых молний) . В качестве блока 10 изменения порога может быть использован цифре- аналоговый преобразователь.

Устройство работает следующим образом.

После включения источника I питания зарядный коммутирующий элемент 2 открыт, а разрядный коммутирующий элемент 4 закрыт. Происходит заряд емкостей в блоке 3 имитации канала молнии, и напряжение на выходе этого блока постепенно повышается. Как тйль- ко мгновенное значение этого напряжения достигает порогового зфовня, заданного блоком 10 изменения порога, происходит срабатывание порогового элемента 6, который запускает одно- вибратор 7, На выходе последнего появляется прямоугольный импульс, который воздействует на управляющий вход зарядного коммутирующего элемента 2 и закрьшает его. Заряд блока 3 имитации канала молнии прекращается. В то же время импульс с выхода одно- вибратора 7, пройд-я через интегрирующую цепочку 8, воздействует на управляющий , вход разрядного ком чутирующе- го элемента 4 и открывает его. Происходит заряд блока 3 имитации канала молнии и на сопротивлении нагрузки 5 можно наблюдать импульс тока моделируемой молнии (см, диаграмму 15 на фиг.2), Этот импульс подается

3

на вход блока i i дифференцирования и на информационный вход ключа 13. Напряжение на выходе блока 1I дифференцирования проходит через нулевое значение в момент времени, соответствующий максимуму импульса тока моделируемой молнии (см.диаграмму 16 на фиг,2). Это напряжение поступает на вход двухпорогового компа- ю ратора 12, который вырабатывает прямоугольный импульс, длительность которого равна времени, в течении которого напряжение на выходе блока 11 не превышает (по модулю) заданно- ig го уровня. Импульс с выхода компаратора 12 (см.диаграмму 17 на фиг.2) подается на управляющий вход ключа 13. Ключ 13 открьшается на время, равное длительности этого импульса, 20 и на его выходе появляется импульс с амплитудой, равной максимальной амплитуде импульса тока моделируемой молнии (см.диаграмму 18 на фиг.2). Далее этот импульс поступает на вход 25 многоканального амплитудного анализатора 14 и регистрируется в одном из его каналов в зависимости от амплитуды .

Импульс с выхода одновибратора 7 зо поступает также на вход формирователя 9 управляющих импульсов. Если рошло заданное чис ло циклов работы устройства, определяемое выбранным законом распределения порога сраба- R тьшания блока 6, на выходе блока 9 появляется управляющий импульс, возействующий на вход блока 10. При этом порог срабатывания блока 6 изменяется на одну ступень готовя уст- до ройство к следующему циклу работы. Если упомянутое число циклов меньше заданного, порог срабатывания блока 6 не изменяется.

По окончании импульса на выходе 45 одновибратора 7 зарядный коммутирующий элемент 2 открывается, а разряд- ный 4 - закрывается. Устройство возвращается в исходное состояние и начинается следующий цикл его работы. Длительность одного цикла работы устройства определяется временем за-. ряда блока 3 имитации канала молнии

- 50

1327151

ю ig 20 25 зоR до

45

50

до напряжения на его выходе, равное заданному пороговому уровную, а так- - же длительностью импульса , вырабатываемого одновибратором 7. Послед-с кяя выбирается из такого расчета, чтобы за время существования сигнала на управляющем входе разрядного коммутирующего элемента 4 произошел полный разряд блока 3 имитации канала молнии. При длине моделируемой молнии 3 км длительность импульса, вырабатьшаемого одновибратора 7, может выбрана равной 5 мс.

Предлагаемое изобретение позволяет существенно повысить информацией- ные возможности устройства за счет автоматического получения распределений амплитуд импульсов ток моделируемых молний и позволяет изучать зависимость указанного распределения от распределения потенциала головки лидера моделируемых молний.

Это открьшает новые возможности при изучении процессов разряда молнии и при разработке его математической модели.

Формула изобретения

Устройство для моделирования молний по авт.св. № 896674, отличающееся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей, оно имеет блок изменения порога, формирователь управляющих импульсов, блок дифференцирования, компаратор, ключ и многоканальный амплитуд-: ный анализатор, вход которого соединен с выходом ключа, информационным входом связанного через компаратор с выходом блока дифференцирования, вход которого соединен с выходом разрядного коммутирующего элем-ента и с управляющим входом ключа, при этом вход формирователя управляющих импульсов соединен с управляющим входЬк( зарядного коммутирующего элемента, а выход соединен с входом блока изме- . нения порога, выход которого связан с управляющим входом порогового элемента.

15

4

У

t

Устройство для моделирования молнии относится к исследовательским и учебным моделям, может быть использовано для изучения и демонстрации явлений, сопровождающих разряд молнии, и позволяет расширить демонстра - ционные возможности устройства. Устройство для моделирования молнии содержит последовательно соединенные, источник питания 1, зарядный коммутирующий элемент 2, блок имитации канала молнии 3, разрядный коммутирующий элемент 4 и сопротивление нагрузки 5, Второй выход блока имитации канала молнии 3 через пороговый элемент 6, одновибратор 7 и интегрирующую цепочку 8 подключен к управляющему входу разрядного коммутирующего элемента 4. Второй выход одновибрато- ра 7 подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента 2 . о и входу формирователя управляющих им- пульсов 9, выход которого соединен с входом блока изменения порога 10. (Л ГО Vtiit.f

fS

LZriTLLJf7

-,:

0ui.Z