Устройство для моделирования температурного поля

 

ОЙ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

40833l

Союз Советских

Социалистимеских

Реслублик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 24.!Ч.,1972 (№ 1776372/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 10.XII.1973. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 12Х.1974

М. Кл. G 06g 7/48

Государственный комитет

Совета Министров СССР

IIo долам изобротвний и открытий

УДК 681.333(088.8) Авторы изобретения

К. И, Богатыреико и О. Т. Ильченко

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике .и предназначено для использования на электрическ их моделях для

Решения краевых задач теории поля RCeemax.

Изменением агрегатного состояния сопровождаются многие, производственные процессы, При этом тепло физические .коэффициенты тела меняются скачкообразно, а для изменения агрегатного, состояния (для фазового перехода) требуется теплота, плавления, испарения и т. д. Решение подобного рода задач имеет большое практическое значение для ме таллургии, строительной техники и др.

Известны устройства для решения задач с изменением агрегатного состояния тела, вы,полненные в,виде схемы для решения задачи с фазовым .переходом,:собранной,на электромеханических реле и тиратронах.

Известные устройства не .позволяют непрерывно во времени. решать задачи с фазовыми превращениями, что заставляет прибегать к сложным, искусственным, приемам.

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач.

Для этого предлагаемое устройство содержит диодный элемент, соединенный с RC-сеткой, схему сравнения,,подключенную к,интегратору и управляемому стабилизатору тока, блок управляемой емкости, соединенный с диодным элементом, управляемым стабилизаторох тока и .схемой сравнения, и,пороговый блок, .вход которого, подключен к ннтегратору, а выход соединен с управляемым стабилиза тором тока.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит RC-сетку 1, диодный элемент 2, блок 8 управляемой емкости, управляемый стабилизатор тока 4, блок 5,сравнения, интегратор б, пороговый блок 7.

RC-сетка предназначена для моделирования температурного поля тела.

На чертеже она;показана условно с тем, 15 чтооы выделить ее граничные точки, к .каждой,из которых подключается предлагаемое устройство.

Диодный элемент 2 предназначен для отделения емкости в узле RC-сетки от емкости

20 блока 3 в случае, если положительное напря жение на последнем меньше чем на емкости

RC-сет.ки.

Блок 8 служит для изменения, величины емкости конденсатора в узле RC-сетки, что,по25 зволяет решать»а той же сетке уравнение с другими коэффиц:иентами. Физическая это сОответствует, изменению теплоемкости;исследуемого тела (если теплоемкость тела в результате превращения уменьшается, то необходи30 мо изменить, полярность включения диода или

408331 знаки напряжений на конденсаторе сетки . и блоке 8. При этом сетка для первоначального состояния тела рассчнтывается на суммарную емкссть обоих ко. денсаторов.

Управляемый стаб илизагор тока 4 служит для преобразования входного на|пряжения в пропорциональный ему выходной ток.

Б."."к 5 служит для срависi:êÿ напряжения на блске 8 с гзстоянным напряжением, .величина которого соответствует в определен ном масштабное тегмнературе замерзания груп та. В качестве этого блока может быть ис:пользован обычный операционный усилитель на два входа.

Блок 7 прсдставляет собой,пороговое уст ройство, вырабатывающее выходной импульс при достижении на его входе определенного уровня напряжения, который можно,регулировать. B качестве этого устройства можно использовать трнггср с эмиттерной (катодной) связью — триггер Шмидта.

Выходной нмпульс блока 7 отключает выход стабилизатора 4 от вне шней цепи. Такое управление предусматривается в упра,вляе мых стабилизаторах тока.

2э

Перед началом решения задачи ксндс::."вторы RC-сетки заряжаются до напряжений, определяемых начальным распределением температуры в талой фазе, а блоки 8 до напря жения, пропорционального температуре за, мерзания. При это м диоды 2 окажутся запертыми обратным напряжением.

Начало решения определяется моментом подключения к граничным то гкам модели (RC- еткп) устройств за дания граничных условий, моде.тирующих теплообмен грунта с замораживающей средой. В частности, если температура замерзающей среды равна нул.о, то граннчные точки RC-сетки заземляются.

Начинается разряд конденсаторов RC-сет- 4о ки. Блоки 8;разряжаться практически не будут,,поскольку входное сопротивление блока

5 до,статочно велико.

Как только напряжение на конденсаторе в какой-либо узловой точке RC-сетки достигнет 45 значения, пропорционального температуре за мерзания, диод открывается :и начинается совместный разряд конденсаторов RC-сетки,и блока 8. Однако теперь на выходе блока 5 появляется напряжение, которое цреобразуется стабилизатором 4 в ток, заряжающий блок

8. Благодаря такой ооратной связи напряжение на блоке 8, а следовательно,,и на кондепсапоре RC-сетки будет поддерживаться на уро1вне напряжения, пропорционального тем,перату,ре замерзания.

Интегратор б, интегрируя напряжение на выходе блока 5, вырабатывает напряжение,,пропорциональное интетралу тока, заряжающего конденсаторы.

А TBK как,напряжение íà ко нденсаторах не,изменяется, то можно считать, что напряжение на выходе нптегратора б будет пропорционально .интегралу тока, псступающего в RC-сетку.

Как только напряжение на .выходе интегратора б достигнет значения, соответствующего величине прир.а щения,заряда емкости, сработает пороговое устройство,(блок 7),и отключ|ит стабилизатор 4 от блока 8, тем самым за.кончится подзарядка последнего. В дальнейшем конденсаторы будут разряжаться совместно, моделируя, дальнейшее охлаждение замерзшего грунта.

Таким образом, распределение потенциалов в узловых точках RC-сетки будет соответсгвовать тепловому состоянию замерзающего грунта. Предмет изобретения

Устройство для модели ро вания температурного поля, содержащее RC-сетку, управляемый стабилизатор тока и интегратор, отличаюи ееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оно содержит диодный элемент, соединенный с RC-сеткой, схему сравнения, подключенную к интегратору и управляемому стабилязатору тока, блок уп равляемой емкости, соединенный с диодным элемен том, управляемым ста билизатором тока и ,схемой сравнения, и пороговый блок, вход которого подключен к интегратору, а выход соединен с управляемым стабилизатором то,ка.

408331 корректор Н. Учакина

Редактор Т. Иванова

Заказ 210 Изд. № 281 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Составитель Е. Тимохина

Техред Л. Богданова