Устройство для задания граничных условий Советский патент 1981 года по МПК G06G7/46 

t

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для задания граничных условий первого рода при моделировании методом сеток.

По основному авт. св. 302728 известно устройство для задания граничных условий, содержащее программирунвдее устройство, коммутатор, блок эталонных источников напряжения,модель, блок вентилей, конденсаторы и блок эмиттерных повторителей, причем блок эталонных источников напряжения подключен через последовательно сое-, диненные коммутатор, блок вентилей и блок эмиттерных повторителей к модели, при этом выходы блока вентилей соединены также с конденсаторами по числу выходов блока вентилей, вторые обкладки которых подключены к нулевой

шине 1

Недостаток устройства - неспособность удерживать нулевой потенциал на выходе сеточной модели при наличии встречного тока из нее, обусловленного наличием внутренних источников тока.

Цель изобретения - повышение точности Зсщания граничных условий при расширении класса решаемых задач.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для задания граничных условий введены блоки коррекции,

с каждый из которых содержит ждущий мультивибратор, ключевой элемент, ограничительный диод и операционный усилитель, выход которого подключен к катоду ограничительного диода, анод

IQ которого соединен с информационным входом ключевого элемента, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, неннвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, первый

15 выход ждущего мультивибратора подключен к управляющему входу ключевого элемента, информационный вход которого соедннен с соответствующим выходом блока эмиттерных повторите-

20 лей, выход прогрё1ммирующего устройства соединен с входами ждущих мультивибраторов, вторые выходы которых подключены к соответствующим входам

блока эмиттерных повторителей.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для задания граничных условий} на фиг.. 2 - схема программирукэщего уст|ройства.

Устройство состоит из коммутатора I, входы которого соединены с выходами блока 2 эталонных источников напряжений и с выходом программирующего устройства 3. Выходы коммута.тора 1 через блок 4 вентилей подклю. чаны ко входам блока 5 эмиттерных повторителей и к обкладкам конденсаторов 6. Выходы блока 5 соединены с моделью 7 и с блоками коррекции 8,каждый из которых состоит из ждущего мультивибратора 9, ключевого элемента 10,.операционного усилителя 11, диодного элемента 12. Программирующее устройство 5 состоит из генератора 13 тактовых импульсов, кольцевого регистра 14 с переключателем 15 и п идентичных каналов 16 управления, соответствующих п каналам граничных условий, В состав каждого канала управления входит триггерный регистр 17 и m элементов И. Количество элементов И равно числу источников эталонных напряжений в блоке 2 эталонных источников напряжений.

Рассмотрим работу устройства. В триггерные регистры 17 каналов управления в цифровом виде заносится информация о величинах грайичных условий. Генератор 13 тактовых импульсов выдает на вход кольцевого регистра 14 сдвигающие импульсы. При этом единица, записанная в его младшем разряде, последовательно сдвигается в сторону старших разрядов и разрешающие импульсы поочередно поступают на входы элементов И 18 каждого канала управления. Информация, записанная в триггерных регистрах 17, проходит через элементы И 18 и явля ется управляющим сигналом для соответствующего канала коммутатора 1. Последний организует соединение источников эталонных напряжений сорласно поступающей кодовой комбинации и подключение полученного напряжения к одному из входов блока 4 вентилей.

Импульсы, снимаемые со старших разрядов кольцевого регистра 14- чере переключатель 15, по времени следуют после того, как произведено запоминание напряжений граничных условий на конденсаторах 6. Один из этих импульсов запускает ждущий мультивибратор 9, время выдержки которого регулируется и соответствует подаче нулевых граничных условий. Следовательно за время решения задачи можно смоделировать скачок граничных условий от нулевого уровня до установленного а затем опять до нулевого уровня.

Устройство работает следующим образом.

Программирующее устройство 3 содержит все данные о граничных условиях, управляет работой ждущего мультивибратора 9 и коммутатора 1, который в определенном интервале времени, необходимом для измерения потенциала во всех требуемых точках

(сеточной) модели 7, обеспечивает по командам с программирующего устройства 3 циклическое подключение определенных выходов блока 2 эталонных источников напряжения к определенным входам блока 4 вентилей, через который происходит заряд конденсаторов 6. Напряжения, снимаемые с конденсаторов 6, через блок 5 поступают на модель 7. Удержание определенного значения напряжения на граничных точках модели в интервале времени всего цикла обеспечивается разностью времени заряда и разряда конденсаторов 6.

Влок коррекции 8 работает следующим образом.

В начальный момент времени t О с первого выхода ждущего мультивибратора 9 на вход блока 5 выдается сигнал, ;3апирающий его выходной транзисtop (не показан. Со второго выхода ждущего мультивибратора 9 на вход ключевого элемента 10 подается отпирающий сигнал. При этом инвертирующий вход усилителя 11 оказывается связанным со своим выходом через диод 12 ис выходом блока 5. Операционный усилитель 11, включенный в таком режиме, является повторителем.При достаточно высоком коэффициенте передачи усилителя 11 коэффициент передачи повторителя близок к единице. А ак как на неинвертирующий вход повторителя подается нулевой потенциал, то и на его выходе, а следовательно, и на выходе блока 5 потенциал равен нулю. Обратный ток из модели 7 3aNbiкается через прямое сопротивление диода 12 и выходное сопротивление операционного усилителя 11. При этом любое падение напряжения, возникающее от обратного тока на выходе блока 5 отрабатывается повторителем до нуля, так как на входе повторителя задан нулевой потенциал и сигнал ошибки д Ug- О при к, . в момент

соответствующий мовремени t

менту задания ненулевых граничных условий, с первого выхода ждущего мультивибратора 9 на вход блока 5 поступает сигнал, разрешающий работу его выходного транзистора. Со второго выхода мультивибратора 9 на вход ключевого элемента 10 поступает сигнал, который его размыкает. Разрывается цепь отрицательной связи. Операционный усилитель 11 выбран так, чтобы он находился в положительном насыщении при отсутствии сигнала, тогда диод 12 закрывается обратным смещением, поскольку всегда можно выполнить условие, чтобы выходное напряжение усилителя 11 было выше выходного напряжения устройства задания граничных условий, т.е. напряжения на выходе блока 5 эмиттерных повторителей. Операционный усилитель 11 оказывается отключенным от выход