Устройство для задания граничных условий на -сетке Советский патент 1980 года по МПК G06G7/46 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ НА RC-CETKE

Изобретение относится к электронному устройству для моделирования граничных условий и может быть применено при исследовании физических полей методами электроаналогии, например, с помощью RC-сеток. Известно устройство для задания граничных условий, содержащее источник задающего напряжения и ключи по числу граничных узлов RC-сетки, одни выводы которых объединены, а другие через граничные резисторы, подключены к соответствующим узлам КС-сетки 1 Однако это устройство имеет невысокую точность. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой ство для задания граничных условий на RC-сетке, содержащее усилитель постоянного тока, вход которого сое динен с KOHTpolfibHbiM резистором и через задающий резистор подключен источнику задающего напряжения, а выход подсоединен к базовому резисто ру и через последовательно включен.ные развязывающий и измерительный резисторы - к шине нулевого потенциала свободные выводы базового и контрольного резисторов подключены общему выводу ключей и к фильтрующему конденсатору, выводы ключей через гр&ничные резисторы подключены к соответствующим узлам КС-сетки, одна . обкладка сглаживающего конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала 2. Недостатком устройства является недостаточная точность. Цель изобретения - повышение точности . Указанная цель достигается тем, что устройство для задания граничных условий на RC-сетке, содержащее усилитель постоянного тока, вход которого соединен с контрольным резистором и через задающий резистор подключен к источнику задающего напряжения, а выход подсоедине15 к базовому резистору и через последовательно включенные развязываквдий и измерительный резисторы- к шине нулевого потенциала, свободные выводы базового и контрольного резисторов подключены к общему выводу ключей и к фильтрующему конденсатору, выводы ключей через граничные резисторы подключены к соответствующим узлам НС-сетки,одна обкладка сглаживающего конденсатора соединена с шиной нулевого потенциа содержит первый и второй решающий усилители, шунтирующий и компенсиру щий конденсаторы, одна обкладка которого через первый рещающий усил тель подключена к выходу источника эаданадего напряжения, первый вход к торого соединен с другой обкладкой сглаживающего конденсатора и выходо второго решающего усилителя, парал лельно которому включен шунтирующий конденсатор , вход второго решающег усилителя соединен с вывoдa ш развя зывающего и измерительного резисторов, выход источника .задающего напряжения соединен с его вторым входом. На чертеже приведена блок-схема предложенного устройства. Устройство содержит граничные резисторы 1, ключи 2, источник 3 задающего напряжения, усилитель 4. постоянного тока, базовый резистор 5, контрольный резистор 6, задающий резистор 7, развязывающий резистор 8, измерительный резистор 9, сглаживающий конденсатор IО, фильтрующий конденсатор 11, первый решающий усилитель 12, компенсирующий конденсатор 13, второй решающий уси литель -14, шунтирующий конденсатор 15, RC-сетка 16, Устройство работает следующим образом. При любом граничном токе на выхо усилителя 4 в силу большой величины коэффициента усиления устанавливается такое напряжение Ugj,ix и тако ток через базовый резистор 5, что напряжение на выходе ключа 2 буд практически равным кл - - R где 0,(;т -напряжение на выходе источ ника 3, которое должно задаваться таким, чтобы ицд К f(.p f здесь К Масштабный коэффициент, а t p-темпе ратура среды. Ток через фильтрующий конденсато 11 равен li кл Ток через компенсирующий конденсатор 13 (Ub.- к I 3 -кл ист С,з (1+ KI R6 хл Для исключения производной и формулы для определения граничного тока достаточно, чтобы I(.|,j -I(jj . Из этого условия вытекает, что коэф фициент передачи первого решающего усилителя должен быть равен К, -. (1 4- .i. ) tD Г- 1 RT с 13 Если коэффициент передачи второг решающего усилителя К - 1, то заря шунтирующего конденсатора 15 не менйется, что ведет к отсутствию в вы раже.нии для граничного тока производной от ВЫХОДНОГО- напряжения второго решающего усилителя 14 этом случае усредненное значение граничного тока I - Е Ф Rr R5 - -и -ig i; й 2 / где Rgx2 входное сопротивление второго решающего усилителя. Таким образом усредненный граничный ток выражается линейной комбинацией сигналов на выходах источника задающего напряжения и второго решающего усг1лителя. Учет Irp при решении задачи может быть осуществлен последовательными приближениями или автоматически. Для этого сигнал с выхода второго решающего усилителя 14 подается на один из входов источника 3 задающего напряжения, схема которого зависит от конкретной задачи. На другие входы его подаются необходимые сигналы также в соответствии с условиями задачи (например, напряжение, моделирующее начальное значение температуры среды) и сигнал с выхода самого источника 3 задающего напряжения. Для устойчивости работы схемы необходимо, чтобы К2 был несколько меньше 1, что вносит в результат решения Ошибку порядка (l-Kg), но, поскольку (l-Kg ) 0,01, эта ошибка меньше 1%. Вариантом реализации схемы, оптимальной с точки зрения времени, частотных характеристик импульсных блоков и параметров RC-сетки, Является утсройство, рассчитанное на время решения порядка нескольких секунд. В этом случае достаточна частота срабатывания электронных ключей 2 в диапазоне 100-1000 Гц. В этом случае R R- Rg RC,- RBX 1 мОм, R,; 10 + 100 кОм. Cjj CIQ C,3 С15 10 мкФ, Kj -2, UH(.T - ,UKAJ, Коэффициент передачи второго решающего усилителя выбирается из условия 0,99 ,995, что обеспечивает устойчивую работу схемы. Использование данного изобретения позволяет упростить обработку сигнала, необходимую для получения усредненного значения граничного тока, и повысить ее точность, так как в предлагаемом устройстве усредненное значение граничного тока равно линейной комбинации сигналов на выходах источника задающего напряжения и второго решающего усилителя, а его определение не связано с дифференцированием, которое в аналоговой технике производится со значительной погрешностью. Формула изобретения Устройство для задания граничных условий на НС-сетке, содержащее

усилитель постоянного тока, вход которого соединен с контрольным резистором и через задающий резистор подключен к источнику задающего напряжения, а выход подсоединен к базовому резистору и через последовательно включенные развязывающий и измерительный резисторы - к шине нулевого потенциала, свободные выводы базового и контрольного резисторов подключены к общему выводу ключей и к фильтрующему конденсатору, выводы ключей через граничные резисторы подключены к соответствующим узлам RC-сетки, одна обкладка сглаживающего конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит первый и второй решающие усилители, шунтирующий и компенсирующий конденсаторы, одна обкллдкг которого через первый решающий усилитель подключена к выходу источника задающего напряжения, первый вход которого соединен с другой обкладкой сглаживающего конденсатора и выходом второго решающего.усилителя, параллельно которому включен шунтирующий конденсатор, вход второго решатощего усилителя соединен с выводами развязывающего и измерительного резистора,

0 выход источника задающего напряжения соединен с его втсэрым входом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1,Авторское свидетельство СССР №425188, кл. G 06 G 7/46, 197-2.

кл. G 06 G 7/46, 1977.

0