УСТРОЙСТВО для СОВМЕСТНОГО РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ Советский патент 1966 года по МПК G06G7/42 

Известны устройства для решения уравнений движения заряженных частиц в электрическом поле, содержащие электролитическую ванну с токовводящими элементами, вычислительное устройство и следящие системы, перемещающие зондовую головку и жестко связанный с ней пишущий штифт, вычерчивающий траекторию движения заряженной части- цы.

Предлагаемое устройство обеспечивает полную автоматизацию процесса последовательных приближений при решении уравнений, необходимого для учета влияния пространственного заряда, создаваемого заряженными частицами.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Парные зонды, закрепленные на зондовой головке /, снимают с поверхности электролита ванны 2 переменные напряжения, пропорциональные составляющим электрического поля гИ Еу. Пятый, центральный зонд снимает с поверхности электролита потенциал поля Ф„.. При помощи демодуляторов 5 эти напряжения выпрямляются и подаются на входы преобразователя 4 «напряжение-код, с которого в виде двоичного кода поступают в вычислительное устройство 5 (цифровая часть цифрового дифференциального анализатора), в котором решаются дифференциальные уравнения движения заряженной частицы, а также автоматически вычисляется значение коэффициента С, входящего в формулу для расчета токов токовводящих элементов (т. в. э.):

А:,

л. S.

с д-с, с

п

ср

-- -/ .S

-к к

10

где а - электропроводность электролита; 5 - элемент площади катода в пределах токовой трубки; Л„ - расстояние между п и п -J- 1 эквипотенциальными линиями; Vп - величина, пропорциональная средней скорости заряженной частицы на участке между п i эквипотенциальными линиями.

л

-ч-К :

А.

где Ф„- потенциал поля; Л. - расстояние от поверхности катода до первой эквипотенциальной линии, характеризуемой потенциалом Ф. .

Полученные в двоичном коде координаты X и У (решение уравнений движения) преобразуются преобразователем 6 «код-напряжемощью следящих систем 7 и 8 преобразуются в механическое перемещение зондовой головки вдоль осей X Е У. Зондовая головка д ижется по кривой, подобной траектории заряженной частицы. Одновременно с вычерчиванием траектории автоматически производится расчет и запоминание токов, моделирующих пространственный заряд, которые после окончания вычислений в данном приближении автоматически вводятся в т. в. э.

Предлагаемый способ вычисления токов т. в. э. предполагает, что в процессе вычерчивания траектории, по крайней мере для данного приближения, частота f -- тактов

вычисления остается неизменной. Кроме того, предполагается, что каждому т. в. э. соответствует ячейка памяти, где фиксируется рассчитанное значение тока, который в дальнейщем должен быть введен в этот т. в. э.

В каждом прибли ении вычислительным устройством производится расчет коэффициента С, величина которого в двоичном коде подается на вход сумматора 9 через вентиль, 10, управляемый импульсами узла // образования адреса. Через интервалы времени At на входы сумматора одновременно подаются кодкоэффициента С и код, хранящийся в соответствующей ячейке магнитного,оперативного запоминающего устройства (МОЗУ) 12. Результат суммирования записывается в ту же ячейку. Накопление значения коэффициента С в данной ячейке происходит до тех пор, пока зондовая головка находится в нределах области, обслуживаемой данным т. в. э.

При перемещении зондовой головки в новую область скользящие контакты 13 механического коммутатора М, входящего в узел образования адреса, включают очередное адресное реле 15, и величина коэффициента С накапливается в ячейке МОЗУ, соответствующей новому адресному реле. По окончании вычерчивания всех траекторий данного приближения в ячейках МОЗУ хранятся коды токов т. в. э., пропорциональные пространственному заряду.

Для автоматического ввода рассчитанных значений токов в т. в. э. предназначен бло1 ввода токов 16. Шаговый искатель 17 производит последовательный опрос всех ячеек

МОЗУ. Считываемые коды токов подаются в, выходной регистр 18 МОЗУ и затем через усилители-расщирнтели на обмотки кодовых реле 19, контакты которых производят включение обмоток реле токовых дещифраторов 20, вводящих токи в т. в. э. После введения токов в т. в. э. нриступают к следующему приближению.

Предмет изобретения

1.Устройство для совместного решения уравнений движения заряженных частиц и уравнения электрического поля, содержащее

электролитическую ванну с токовводящими элементами, зондовую головку, цифровое вычислительное устройство, рещающее уравнение движения заряженной частицы, и следящие системы, перемещающие зондовую головку по двум координатам, отличающееся тем, что, с целью увеличения скорости и точностн вычислений, оно содержит магнитное оперативное запоминающее устройство, один вход которого соединен через сумматор и вентиль,

управляемый импульсами узла образования адреса, с выходом цифрового вычислительно го устройства, второй вход магнитного оперативного запоминающего устройства подключен к выходу узла образования адреса, а его

выходы соединены с входом сумматора и блоком ввода токов в токовводящие элементы электролитической ванны.

2.Устройство но п. 1, отличающееся тем, что, с целью сопоставления текущего адреса

зондовой головки с адресом запоминающей ячейки магнитного оперативного запоминающего устройства, узел образования адреса выполнен в виде электромеханического коммутатора, состоящего из двух расположенных по

осям координат контактных дорожек с изоли рованными ламелями, и подвижных контактов, механически связанных с зондовой головкой, а между соответствующими ламелями контактных дорожек включены обмотки адресных реле.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью автоматического ввода токов в токовводящие элементы, блок ввода токов содержит щаговый искатель, осуществляющий синхронизацию работы блока с работой адресных реле узла образования адреса.