Устройство для моделирования молний

Устройство для моделирования молний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 одновибратора 7 подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента 2 . о и входу формирователя управляющих импульсов 9, выход которого соединен с входом блока изменения порога 10. (Л ГО Vtiit.f

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„132? 151

А2 (50 4 G 09 В 23/18

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К А BT0PCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 896674 (21) 4045002/31-12 (22) 31 . 03, 86 (46) 30.07.87, Бюл. У 28 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом институте им, С.H.Кирова (72) В.А.Раков и В,А.Запрягаев (53) 621.327 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 896674, кл. G 09 В 23/18, 1982. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ .

МОЛНИЙ (57) 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 одновибратора 7 подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента 2 и входу формирователя управляющих им- Е пульсов 9, выход которого соединен с входом блока изменения порога 10, l 3? 7

Выход последнего подключен к одному из входов порогового элемента 6, Выход разрядного коммутирующего элемента 4 соединен через блок дифференцирования I! с входом компаратора 12

15I и информационным входом ключа 3, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора 12 а выход— к входу многоканального амплитудного анализатора 14 . 2 ил.

ЗО

Изобретение относится к исследова-, тельским и учебным моделям> может быть использовано для изучения и демонстрации явлений, сопровождающих разряд молнии, и является усовершенствованием основного изобретения по авт,св, K - 896674.

Целью изобретения является расширение демонстрационных воэможностей устройства.

На фиг.! показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие принцип его работы (номера диаграмм совпадают с номерами соответ15 ствующих им точек структурной схемы) .

Устройство для моделирования мол-: ний содержит последовательно соединенные источник I питания, зарядный коммутирующий элемент 2, блок 3 имитации канала молнии, разрядный коммутирующий элемент 4 и сопротивление нагрузки 5. Второй выход блока 3

25 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 вхоцу формирователя 9 управляющих импульсов, выход которого соединен с входом блока

10 изменения порога, Выход последне- 35

ro подключен к одному из входов порогового элемента 6, Выход разрядного коммутирующего элемента 4 соединен через блок 11 дифференцирования с входом компаратора 12 и с информаци- 40 онным входом ключа 13, управляющий вход которого подключен к выходу ком-, .1эаратора 12, а выход — к входу многоканального амплитудного анализатора 14.

Формирователь 9 управляющих импульсов обеспечивает выдачу 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 цифро- аналоговый преобразователь, Устройство работает следующим образом.

После включения источника 1 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 только мгновенное значение этого напряжения достигает порогового уровня, заданного блоком 10 изменения порога, происходит срабатывание псрогового элемента 6, который запускает одновибратор 7 ° На выходе последнего появляется прямоугольный импульс, который воздействует на управляющий вход зарядного коммутирукщего элемента 2 и закрывает его, Заряд блока 3 имитации канала молнии прекращается.

В то же время импульс с выхода одно- вибратора 7, пройдя через интегрирующую цепочку 8, воздействует на управляющий вход разрядного коммутирующего 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

1327151

30 на вход блока 11 дифференцирования и на информационный вход ключа 13.

Напряжение на выходе блока 11 дифференцирования проходит через нулевое значение в момент времени, соответствующий максимуму импульса тока г моделируемой молнии (см.диаграмму

16 на фиг.2) . Это напряжение поступает на вход двухпорогового компаратора 12, который вырабатывает пря— моугольный импульс, длительность которого равна времени, в течении которого напряжение на выходе блока

11 не превышает (по модулю) заданного уровня. Импульс с выхода компаратора 12 (см,диаграмму 17 на фиг„2) подается на управляющий вход ключа

13. Ключ 13 открывается на время, равное длительности этого импульса, 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 многоканального амплитудного анализатора 14 и регистрируется в одном из его каналов в зависимости от амплитуды.

Импульс с выхода одновибратора 7 поступает также на вход формирователя 9 управляющих импульсов. Если прошло заданное число циклов работы устройства, определяемое выбранным законом распределения порога срабатывания блока 6, на выходе блока 9 появляется управляющий импульс, воздействующий на вход блока 10, При этом порог срабатывания блока 6 изменяется на одну ступень готовя уст" ройство к следующему циклу работы. ,Если упомянутое число циклов меньше заданного, порог срабатывания блока 6 не изменяется.

По окончании импульса на выходе одновибратора 7 зарядный коммутирующий элемент 2 открывается, а разрядный 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

Ь

20

50 д напряжения на его выходе, равное заданному пороговому уровную, а такь же длительностью импульса, вырабатьгзаемого одновибратором 7. Последняя 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, вырабатываемого одновибратора 7, может выбрана равной 5 мс, Предлагаемое изобретение позволяет существенно повысить информационные возможности устройства эа счет автоматического получения распределений амплитуд импульсов тока моделируемых молний и позволяет изучать зависимость указанного распределения от распределения потенциала головки лидера моделируемых молний, Э то о тк рыв а е т нов ые в о зможнос ти при изучении процессов разряда молнии и при разработке его математической модели.

Формула изобретения

Устройство для моделирования молний по авт,св ° N - 896674, о т л ич а ю щ е е с я 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 элемента и с управляющим входом ключа, при этом вход формирователя управляющих импульсов соединен с управляющим входом зарядного коммутирующего элемента, а выход соединен с входом блока изменения порога, выход которого связан с управляющим входом порогового элемента.

132715 1

Составитель В,Ермаков

Редактор М.Бандура Техред Л.Олийнык Корректор В.Бутяга

Тираж 433 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау пская наб., д.4/5

Заказ 3394/48

Производственно-полиграфическое предприятие, г . Ужгород, ул . Проек тная, 4