Устройство для задания граничных условий на сетке

Устройство для задания граничных условий на сетке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СЕЮЗ СовЕтСКНК

Сецналнстнческня

Реслублнн

«»643910 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 040775 (21) 2151983/18-24 (53) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

G06 G 7/46

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 681.335 (088.8) Опубликовано 2501.79. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 250179 (72) Авторы изобретения

В.П,Меденцев и Н.Ф.Толстых (7I) Заявитель (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ

УСЛОВИЙ НА ВС-СЕТКЕ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано при моде. лировании технических задач на

RC-cетках.

Известно устройство для задания граничных условий, содержащее усилитель постоянного тока, резисторы, широтно-импульсный модулятор и ключ(1), Однако это устройство имеет невысокую точность.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является устройство, которое, как и данное устройство, содержит источник задающего напряжения и ключи по числу граничных узлов ВС-сетки, одни выводы которых объединены, а другие через граничные резисторы подключены к соответствующим узлам RC-сетки (2).

Однако это устройство имеет невысокую точность, так как не позволяет учитывать влияние тепло-или массообмена.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит базовый, контрольный, задающий, развяэывающий и измерительный резисторы,.фильтрующий конденсатор, сглаживающий конденсатор и усилитель постоянного тока, вход которого соединен с контрольным резистором н 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 точке соединения ключей и к фильтрующему конденсатору, сглаживающий конденсатор включен параллельно измерительному резистору.

Схема устройства для задания граничных условий на BC-сетке приведена на чертеже.

Устройство содержит граничные резисторы 1, ключи 2, источник задающего напряжения 3, усилитель постоянного тока 4, базовый резистор 5, контрольный резистор 6, задающий резистор

7, развяэывающий резистор 8, измери тельный резистор 9, сглаживающий конденсатор 10 и фильтрующий конденсатор 11.

На чертеже показано подключение устройства к BC ñåòêå 12.

643910. Устройство работает следующим образом.

Пусть В„-сопротивление резисторов, С„- емкость конденсатора.

При любом граничном токе, не выхоящем за пределы рабочего диапазона силителя 4, на его выходе в силу 5 большой величины коэффициента усиления устанавливается такое напряжение, 9 „1„и такой ток через базовый резистор 5, что напряжение на втором выходе ключа 2 Ик„ будет практически 10 равным О„„= фО„ где U; — напряжение на выходе йсточника 3, которое должно задаваться таким, чтобы

0 = К f р pздесь К„ — масштабный

КА. И СР. коэффициент, а f, температура среды 15 или концентрация в ней исследуемого комлОнента (в соответствии с задачей} .

При импульсных изменениях, граничного тока усилитель 4 будет запаздывать с установлением требуемого выходного 20 найряжения Овь,„, так. как его частотные характеристики обычно хуже, чем у ключевых элементов, что поивепет к периодическим отклонениямU„„ от заданной величины и искажениям гранич ного тока. Для устранения этого эффекта установлен фильтрующий конденсатор

11, емкость которого выбрана так„ что, происходит сглаживание высокочастотных вь)бросов(.)к,но практически не ис-. кажается зависимость .этого напряжения от:времени, соответствующая изменению но Времени,р . усредненный за период срабатывания электронного ключа граничный ток игр равен д - 1в °, )- С а гр R R

6 ч

Ю

Где UR,„ - усредненное за период значение напряжения на выходе усилителя

4, а точка над символом переменной означает дифференцирование по времени °

О щ1, можно определять иэ выражения для усредненного за период тока через развязывающий резистор 8: и О .R9 R

1О

Здесь U<- напряжение на сглаживающем конденсаторе 10, емкость которого выбрана так, что происходит сглажи"вание пульсаций 0 практически без .искажения его низкочастотной времен- 55 ной зависимости.

Таким образом, усредненный граничный.ток выражается через две достаточно гладкие величины и их производные по времени:

1 / Я

- — 1+ )1) - — С U

117 гр R R ) ист R 12 ист в ь в — — + )Π— — -С „0

Устройство, измеряющее или преобразующее U, должно иметь высокоомный вход, чтббы не искажать результаты решения, при этом диференцирование этой переменной необходимо осуществлять с помощью достаточно инерционного блока или допОлнительно сглаживать производную, чтобы исключить влияние на результат высокочастотных составляющих, которые при дифференцировании проявляются заметнее.

Вариантом реализации схемы, оптимальным с точки зрения времени решения, частотных характеристик импульсных блоков и параметров BC-сетки,. является устройство, рассчитанное на времЕна решения порядка нескольких секунд. 3 этом случае достаточна частота срабатывания электронных ключей 2 в диапазоне 100-1000 гц, количество точек во времени, в которых возможно измерение решения при использовании сушест 1ующей измерительной и регистрирующей аппаратуры (частота срабатывания около 10 гц) составит несколько десятков, при этом габариты конденсатора BC-сетки 12 с необходимым для таких времен решения емкостями (для сетки в несколько сот узлов емкости будут порядка

1 мкф) будут сравнительно малыми.

В этом случае R 1+10 кОм (точнее гзначение зависит от условий задачи)„

К Рв= Б9 Р1 = 1 мОм, Вь выбирается в диайазсяе 10 100 кОм в зависимости от величины максимального граничного тока 0гpmm так как дгргаг, >ь не долж но выходить за пределы диапазона линейности усилителя. Например, для усилителя постоянного тока 4 типа

У-3М диапазон линейности простирается от -100 в до - .100 в.

При С« С 2 = 10 мкф разброс результатов измерений величины U за счет остаточной высокочастотной составляющей не превышает 0,5Ъ, а точность определения 3 составляет 1,2% от максимального значения при характерном времени (машинном) моделируеЙого процесса 4 сек.

Формула изобретения

Устройство для задания граничных условий на BC-сетке, содержащее источник задающего напряжения и ключи по числу граничных узлов BC-сетки„ одни выводы которых объединены, а другие через граничные резисторы подключены к соответствующим узлам

BC-сетки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью Повышения точности устройства, оно содержит базовый, контрольный, задающий, развязывающий и измерительный резисторы, фильтрующий конденсатор, сглаживающий конденсатор и усилитель постоянного тока, вход которого соединен с контроль643910

Составитель "Г. Сорокин

Техред Э. Чужик Корректор С.Патрушева

Редактор A.Càäoìîâ

Заказ 8026/46 Тираж 779 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæroðîä, ул. Проектная, 4 ным резистором и через задающий резистор подключен к источнику задающего напряжения, а выход подсоединен к базовому резистору и через последовательно включенные раэвязывающий .и измерительный резисторы — к шине нулевого потенциала, свободные выводы базового и контрольного резисторов подключены к точке соединения ключей и к фильтрующему конденсатору, сглаживающий конденсатор включен параллельно измерительному резистору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 424181, кл. G 06 G 7/48. 1972.

2.Авторское свидетельство СССР

9 425188, кл. G 06 8 7/46, 1972.