УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ Советский патент 1973 года по МПК G06G7/56 

1

Иэабретевие 1отн,оситоя к аналоговой вычислительной технике и предназн-ачено для использования на электрических (моделях для решения 1 раевых задач теории поля RCсет1ках.

Изменение агрегатного состояния сопровождаются многие :п;роизводственны-е п,роц,ессы. Прл этом тепло|физ:ическ.ие коэффициенты тела меняются скачкообразно, а. для изменения алрегатного состояН|И|Я (для фазового перехода) требуется ллавления, испарения и т. д. Решение подобного рода задач Имеет большое практическое значение для металлу.ргии, строительной техники и др.

Известны уст.рой.ства для -решения задач с изменеПИем агрегатного состояния тела, выполненные в .виде схе.мы для решения задачи с фазовым переходом, собранной на электромеханических реле и ти1ратронах.

Известные устройства не позволяют непрерывно во времени -решать задачи с фазо1выми п.реврашениями, что заставляет прибегать к сложным искусственным приемам.

Цель изобретения ра1аширение -класса решаемых задач.

Для этого предлагаемое устройство содержит диодный элемент, соединенный с RC- cerкой, схему сравнения, подключенную к интегратору и унравляемому стабилизатору тока, блок управляемой емкости, соединенный с диодным элементом, управляемым стабилизатоpOiM тока и схемой сравнения, и пороговый блок, вход которого подключен к интегратору, а выход соединен с управляе мым стабилизатором тока.

На чертеже изображена структурная схем.а предл.агаемого устройства.

Устройство содержит - С-сегку 1, ди-одный элемент 2, блок 3 управляемой емкости, управляемый стабилизатор тока 4, блок 5 сравнения, интегратор 6, поро-ровый блок 7.

RC-сетка дредназлачена для моделирования температурного поля тела.

На чертеже она показана условно с тем, чтобы выделить ее граничные точки, к каждой из которых подключается предлагаемое устройство.

Диодный элемент 2 предназначен для отделен.ия емкости в уз.те С-сет«и от емкости блока 3 в случае, если положительное напряжение на последнем меныше чем на емкости / С-сетки.

Блок 3 служит для из;менения величины емкости ;конден1сатора в узле С-сетки, что лозволяет решать на той же сетке уравнение с другим1И коэффициентами. Физически это соответствует изменению теплоемкости исследуемого тела (если теплоемкость тела в результате прев1рашення уменьшается, то необходиМО изменить полярность включения диода или

знаки напряжений на конденсаторе сетки . и блоке 3. Пр:И этом сетка для пер;вокачальнсго оост. тела р.ас:Сч,нтывается .на су.ммарНую емкость обоих KOMaeircaTOipOc.

Удразляемый ста|5|илизатор тока 4 служит для преоб,раз1ован,ия входного Н:а1П(ряжения в пр0по|рцио.нальный ему выходной тоК.

Блок 5 для срав1-1е1 кя напряжен-ия «а блске 3 с постоянным напряжением, .веЛ;ич.ина которого соответствует в .С1пре,делениам масштабе температуре замерзания лрунта. В качестве этого блО|Ка .может быть использован обычный оп.е.р-ацио.нный уоилитель на два входа.

Блок 7 представляет собой пороговое устройство, 1вырабатывающее выходной и.мпульс Т1,р.и достижении на его входе оН|р.еделен.ного уровяя напряжения, который можно .регулировать. .В качестве этого устройства .можно использовать триггер с эмиттерлой (катодной) связью - триггер Шм«дта.

ВыхО|Тной ,имп.ульс блока 7 отключает выход стабилизатс.ра 4 от в.не1шней це|п;и. Такое уп.равленне предуоматривается в упра.вляе1МЫХ стаб.илизато.рах то«а.

Перед .началОМ решения задачи кс..саторы / С-сетки заряжаются до напряжений, определяемых начальным распределение.м тем.нературы .в талой фазе, а блоки 3 до нанряжения, пр.слорЦйо.нального температуре замерзания. При этО|М диоды 2 окажутся заперТЫ1М.И обратньБ.м «алряжени.е,м.

Нач.ало .решения определяется мо..менто.м тюдкл.ючеп.ня к граничным точка.м ..модели (7 С-оетки) устройств задания граничлых условий, моделирующих теплооб.меп грунта с за.мораживающей средой. Б частнссти, если те,Мнер.атура замерзающей среды равна нулю, то тра.Бичные точки ./ С-сетки заземляются.

Начннаегся р.азряд конденсаторов С-сетки. Блоки 5 р азряжаться практически .не будут, .поскольку входное сопротивление блока 6 достаточно вели.ко.

:Как только напряжение на конденсаторе в .ка1кой-ли|бо узл.авой точке / С-сетк;и достигнет зн.ачен,ия, ,иона.льног.о темпера:туре завдерзания, диод о:ткрывается :и начинается совместный разряд .конденсаторов С-сетки

;И блока 3. Однако теперь на вых.оде блока 5 появля-ется напряжение, которое лреОбр.азуется ста,б;или.заторо,м 4 в то.к, зар.яж.а.ющ«й блок 3. Благодаря такой о;братной связИ напряже5 лие на блохе 3, а следовательно, л на конденсаторе RC-сеткп будет поддерживаться ла уровне лапряж.ел:ия, прспорцнонального темлературе за.ме;рзалия.

Интегратор 6, и.нтегр.ируя налряжеиие на

0 выходе .блока 5, вырабатывает На;пряжен {е, лропорциональное интегралу тока, заряжающего конденсаторы.

А так как лалряжение ла конденсаторах

5 не из.меняетоя, то можно считать, что лапряженле на выходе .интегратора 6 будет про:пор ЦИО.нально интегралу тока, поступающего в RC-c-eTKy.

Как только напряжение на .выходе интегратора 6 достигнет зна.чения, соответствующего веллч ине нрир.ащения заряда е.м.кости, сра б|0тает нороговое устройство .(блок 7) ,и ОТКЛ.ЮЧ1ИТ ста|б.ил:изатор 4 от блок,а 3, те.м самым закончнтся подзарядка последнего. В

5 дальнейшем ко.нденсаторы будут разряжаться сов,местно, ..моделируя дальней:шее охлаждение з.амерзщего грунта.

Таки.м о:бразом, распределение лотелциалов в узловых точках / С-сетки будет соответ0 с11В.ов.ать тепловому состоянию за.мерзающего грунта.

Предмет и з о б р е т е и -и я

5 Устройство для :моделированля температурлото поля, содержащее RC-сетку, управляемый стаб|Ил:изато.р тока и интегратор, отличающееся те.м, что, с целью ра.ащиренля класса решаемых задач, ОНО содержит д.яо.дньш эле.мент, соеди.неллый с / С-сеткой, схе.му сравнения, подключенную к интегратору и управляемо.му ста.билизатору тока, блок упра.вЛяе.мой емкости, соединенный с .диодлы.м элементом, управляемым ста1б;илизаторо.м тока и

5 схемой ср-авненйя, н пороговый блок, вход которого нодкл.ючен к интепратор.у, а выход .соединен с управляемым стабиллзатором тока.