Устройство для моделирования молнии

Устройство для моделирования молнии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 151280 (21) 3218131/28-12

Р М gj з

G 09 В 23/18 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 231082. Бюллетень ¹39 (53) УДН 621. 317.

° 329(088.8) Дата опубликования описания 231082 (72) Авторы изобретения

В.

Научно-исследо ател ский и ститут высок х нйпрджечий при

Томском ордена Октябрьской Революции и о Щтвне Жрудбвого

Красного Знамени политехническом институте им. С.N. брове» (71) Заявитель (54) УстРойство для моделиРовлния молнии

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и может быть использовано при моделировании физических процессов, протекающих при образовании молнии.

Известно устройство для моделирования молнии, содержащее пороговый элемент, интегратор и последовательно соединенные между собой источник питания, зарядный коммутирующий элемент, блок имитации канала молнии, разрядный коммутирующий элемент и сопротивление нагрузки (1 ).

Однако при работе устройства не учитываются процессы, происходящие в канале молнии, что снижает качество моделирования.

Целью изобретения является повышение качества моделирования.

Указанная цель достигается тем, что устройство для моделирования молнии, содержащее пороговый элемент, интегратор и последовательно. соединенные между собой источник питания, зарядный коммутирующий элемент, блок имитации канала молнии, разрядный коммутирующий элемент и сопротивление нагрузки, содержит последовательно соединенные второй пороговый элемент и триггер, при этом первый управляющий выход блока имитации канала молнии через первый пороговый элемент ,соединен с первым входом триггера, второй управляющий выход блока имитации канала молнии через второй пороговый элемент соединен с вторым входом триггера„ первый выход которого соединен с управляющим входом зарядного коммутирующего элемента, а второй выход триггера через интегратор соединен с управляющим входом разрядного коммутирующего элемента.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напря15 жений.

Устройство включает последовательно соединенные источник питания 1, зарядный коммутирующий элемент 2, блок имитации канала молнии 3, разряд20 ный коммутирующий элемент 4: и сопротивление нагрузки 5

Управляющие выходы блока имитации канала молнии 3 через тороговые элементы 6 и 7 подключены к входам триг25 гера 8.

Пороговые элементы 6 и 7 могут быть выполнены в виде триггеров Шмитта. один из выходов триггера 8 подключен к управляющему входу зарядного

968844.4 коммутирующего элемента 2, а другойчерез интегратор 9 к управляющему .входу -азрядного коммутирующего элемента 4.

Для поя .нения работы предствалены эпюры напряжений в точках 10««15. 5

Блок имитации канала молнии 3 представляет последовательность каскадно включенных звеньев, состоящих из сопротивлений 16 и 17 (й,R<), емкостей

18 (С 1}, индуктивностей 19 (.,) и 10 ,нелинейных элементов диодов 20 (0„).

Число этих звеньев зависит от дли-. ны имитируемого канала молнии. устройство работает следующим образом, 15

В исходном состоянии после включения напряжения источника питания 1 зарядный коммутирующий элемент 2 замкнут, а разрядный коммутирующий элемент 4 разомкнут. Происходит заряд емкостей в блоке имитации канала молнии 3 и напряжение на втором выходе этого блока постепенно повышается (диаграмма 10). Как только величина этого напряжения достигнет заданного порогового уровня, происходит срабатывание триггера Шмитта б (диаграмма 11). Сработав, триггер

Шмитта 6 перебрасывает в другое устойчивое состояние триггер 8. Сигнал с выхода триггера 8 непосредствен- 30 но воздействует на второй вход зарядного коммутирующего элемента 2 и закрывает его. Заряд блока имитации канала молнии 3 прекращается. В это же время сигнал с другого выхода триг- 35 гера 8, пройдя через интегратор 9, воздействует на второй вход разрядного коммутирующего элемента 4 и открывает его. Происходит разряд блока имитации канала молнии 3 (диаграм :. 40 ма 12) и на .сопротивлении нагрузки можно наблюдать моделируемый импульс тока молнии. Интегратор 9 позволяет. осуществлять плавное открывание разрядного элемента 4, а следовательно, 45 регулировать длительность переднего

Фронта моделируемого импульса. Если регулировать длительность переднего

Фронта моделируемого импульса не требуется, то интегратор 9 может отсутствовать.

После того как напряжение на третьем выходе блока имитации канала молнии 3 (диаграмма. 12), который соотетствует верхней части канала молнии„ упадет до порогового уровня, произой->5 дет срабатывание триггера Шмитта 7

I (диаграмма 13) . Сработав, триггер

Шмнтта 7 перебросит в другое устойчивое состояние триггер 8. Сигналы с выходов триггера 8 откроют зарядный коммутирующий элемент 2 и закроют разрядный коммутирующий элемент 4. Схема возвратится в первоначальное состояние и начнется следующий цикл ее работы.

В устройстве так же, как и в реальных условиях, срабатывание зарядного и разрядного коммутирующих элементов происходит в те моменты времени, когда потенциалы верхнего и нижнего концов канала молнии достигнут заданных величин. Это повышет качество и точность моделирования процессов, происходящих при разряде молнии и способствует более четкому пониманию процессов, характеризующих такое крупномасштабное явление, как разряд на землю.

Формула изобретения

Устройство для моделирования молМии, содержащее пороговый элемент, интегратор и последовательно соединенные между собой источник питания, зарядный коммутирующий элемент, блок имитации канала молнии, разрядный коммутирующий элемент и сопрбтивление нагрузки, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества моделирования, оио содержит последовательно соединенные второй пороговый элемент и триггер, при этом первый управляющий выход . блока имитации канала молнии через первый пороговый элемент соединен с первым входом триггера, второй управляющий выход блока имитации канала молнии через второй пороговый элемент соединен с вторым входом триггера, первый выход которого соединен с управляющим входом зарядного коммутирующего элемента, а второй выход триггера через интегратор соединен с управляющим входом разрядного коммутирующего элемента.

Источники информации, принятые, во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2913908/28-12, кл. G 09 В 23/18 1980.,968844

Составитель В. Тюркин

Редактор С. Лыжова ТехредМ.Гергель 3(орре ктор Л. Бокшан

Заказ 8179/78 Тираж 472 Подни сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППй "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4