Устройство преимущественно для моделирования броуновского движения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ш 609 В 2306 ВГ 1,йццио мР 4" "1 й ЯЦЛЩТУ, ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ К, АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Казанский ордена Ленина и орденаТрудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ульянова-Ленина(54) (57) УСТРОЙСТВО ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ БРОУ.НОВСКОГО ДВИЖЕНИЯ, содержащее генератор синхроимпульсов, видеоконтрольный блок, сумматоры и селекторы, отличаюи(ееся тем, что, с целью повышения демонстрационного эффекта, оно содержит эле.ЯО, 109404 мент задержки, счетчик, генераторы шума, аналого-цыфровые преобразователи, цифроаналоговые преобразователи и блок гашения луча, при этом каждый из генераторов шума через последовательно соединенные соответствующие аналого-цифровой преобразователь, сумматор, селектор и цифроаналоговый преобразователь подключен к соответствующему управляющему входу видеоконтрольного блока, причем выход генератора синхроимпульсов подключен к управляющим входам аналого-цифровых преобразователей и через элемент задержки к управляющим входам счетчика, блока гашения луча и сумматоров, при этом выходы счетчика подсоединены к соответствующим адресным входам селекторов, а выход блока гашения луча - к третьему входу 9 видеоконтрольного блока,Изобретение относится к учебныи пособиям по физике и предназначено для наглядного моделирования броуновского движения.Известно-устройство для моделирования, содержащее генератор синхроимпульсов, видеоконтрольныи блок, сумматоры и селек 5 тор 11.Однако известное устройство не позволяет моделировать броуновское движение, что сужает его функциональные возможности.Целью изобретения является повышение 10 демонстрационного эффекта.Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор синхроимпульсов, видеоконтрольный блок, сумматоры и селекторы, содержит также элемент задержки, счетчик, генераторы шума, аналогоцифровые преобразователи, цифроаналоговые преобразователи и блок гашения луча, при этом каждый из генераторов шума через последовательно соединенные соответствующие аналого-цифровой преобразова тель, сумматор, селектор и цифроаналоговый преобразователь подключен к соответствующему управляющему входу видеоконтрольного блока, причем выход генератора синхроимпульсов подключен к управляющим входам аналого-цифровых преобразователей и. через элемент задержки к управляющим входам счетчика, блока гашения луча и сумматоров, при этом выходы счетчика подсоединены к соответствующим адресным входам селекторов, а выход блока гашения луча" - к третьему входу видеоконтрольного блока.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит два идентичных канала управления лучом по горизонтали и 35 вертикали, каждый из которых содержит последовательно включенные генератор 1 шума, аналого-цифровой преобразователь 2, сумматор 3, селектор 4 и цифроаналоговый преобразователь 5.40Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные генератор 6 синхроимпульсов, элемент 7 задержки и счетчик 8. К соответствующим входам видео- контрольного блока 9 подсоединены цифроаналоговые преобразователи 5 каждоГо из каналов отклонения луча и выход блока 10 формирования сигнала гашения.Выход генератора 6 синхроимпульсов подключен к управляющим входам аналогоцифровых преобразователей 2, выход элемента 7 задержки - к управляющим входам сумматора 3 и формирователя 1 О сигнала гашения, а выходы счетчика 8 подсоединены к соответствующим адресным входам селекторов 4.Каждый из каналов устройства модели рует движение лишь одной составляющей (горизонтальной или вертикальной) одной частицы. Каждый из селекторов 4 селектирует сигналы, м одел ируюшие либо вертикальные, либо горизонтальные составляющие движения частицы на входы соответствующих цифроаналоговых преобразователей 5.В случае необходимости моделирования нескольких частиц в каждом из каналов добавляется соответствуюшее количество последовательно соединенных блоков 1, 2 и 3, подключенных к соответствующим входам селекторов 4.Селектор 4 селектирует сигналы с выходов первой группы цепочек, моделирующих все вертикальные составляющие движений частиц, на входы первого цифроаналогового преобразователя 5, а второй селектор 4 - сигналы с выходов второй группы цепочек, моделирующих все горизонтальные составляющие движений частиц, на входы второго цифроаналогового преобразователя 5. Период следования синхроимпульсов с выхода генератора 1 больше постоянной преобразования аналогоцифровых преобразователей 2.Устройство работает следуюшим образом.Генератор 1 шума одного из каналов, .например первой цепочки, выдает сигналы с амплитудой, адекватной тепловому шуму. По синхроимпульсу с выхода. генератора 6 аналого-цифровой преобразователь 2 этой цепочки преобразует сигнал шума из аналоговой формы в цифровой (в последовательном коде) сигнал, который заносится в сумматор 3 тем же синхроимпульсом, но задержанным элементом 7 задержки на время постоянной преобразования аналогоцифрового преобразователя 2.Каждый последующий сигнал (со своим знаком) с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 суммируется с предыдущим содержимым сумматора 3, с выхода которого сигналы о его текущем состоянии поступают на входы первого селектора 4. Одновременно аналогичным образом формируются и поступают на соответствующие входы второго селектора сигналы с выходов сумматора первой цепочки другого канала.Счетчик 8 считает поступившие на его вход синхроимпульсы и выдает в параллельном коде сигналы, поступившие на адресные входы селекторов 4. Селекторы 4 последовательно и синхронно селектируют сигналы с выходов соответствующих цепочек обеих групп на входы цифроаналоговых преобразователей 5, Аналоговыми сигналами с выходов цифроаналоговых преобразователей5 осуществляется управление положения луча видеоконтрольного блока 9. Формирователь 10 выдает сигнал гашения луча на видеоконтрольный блок 9 в тече10940484 Составитель В. Тюркин Техред И, Верес Корректор И Эрдена Тираж 447 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор О. ЮрковецкаяЗаказ 3444/40 ние времени переноса луча от изображения одной частицы к изображению другой .частицы. В результате на экране видеоконтрольного блока формируются изображения нескольких ярких точек, двигаюшихся по экрану подобно наблюдаемым в микроскоп броуновским частицам. Моделирование температуры среды обитания броуновской частицы (одной или нескольких одновременно) осуществляется одновременной регулировкой эффективного значения сигналов на выходах соответствующих пар генераторов 1 шумов.В предлагаемом устройстве все перемешения световых пятен по экрану осциллографа определяются лишь сигналами тепловых шумов на выходах генераторов шумов.Так как реальное броуновское движение происходит также вследствие теплового движения молекул, то предлагаемое устройство является наиболее точной его мо дел ью.