Устройство для решения нелинейных задач теплопроводности

ОПИСАНИЕ 40734ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬОЗУ Союз Советских Социалистицеских Республик.Кл. 6 06 г 7/41801831/18-2 с присоединение явкиГосударстееннын Сената Министр не делам зоби аткрыти Приор ит СССРни УДК 681.333 (088 193. Бюллетень4 1 п уол и коз а и о Дата опубликования описания 19.11.194 Авторизобретения В окофьев Харьковский ордена Ленина политехнический институт имени 1 В. И. Ленинааявител СТРОИСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛ ИНЕИНЫХ ЗАДА ТЕ ПЛО ПРОВОД НОСТИпозволило, с одной стороны, упростить и унифицировать схему, а, с другой - расширить класс решаемых задач.На чертеже изображена блок-схема предла. гаемого устройспва.Оно содержит первый дифференциальный усилитель 1 постоянного тока, второй дифференциальный усилитель 2 постоянного тока, модель-сетку 3, моп-транзисторы 4 и 5, резисторы б и 7 (в общем случае с нелинейной вольтамперной характеристикой), резисторы В и 9 и высокоомные резисторы 10. В этом устройс 5 транзистором 4,значен для сумм одновременным н их, если в этом их жением получаем О эффициент. Выхо пропорциональноТ - п Изобретение относится к ооластп аналоговои вычислительной техники и предназначено для использования на моделях-сетках для непрерывного решения нестационарных задач теории поля.Известно устройство, позволяющее реализовать на модели переменные и нелинейные граничные условия третьего рода. Однако это устройство довольно громоздко, поскольку содержит большое количество разнотианых электронных блоков (управляемый стабилизатор тока, суммирующий блок, а также блоки умножения и нелинейностей), наличие которых не только удорожает и усложняет модель, но и не позволяет достичь высокой точности при решении задач. Кроме тото это устройство неприменимо при решении другого часто встречаемого класса нелинейных задач, а именно задач лучистого теплообмена, а также обратных задач.Целью, изобретения является упрощение, унификация и универсализация устройства ттри одновременном повышении точности и расширении класса решаемых задач.Эта цель достигается схемным решением предлагаемого устройства для решения нелинейных задач, в котором, используется два однотипных электронных блока-усилителя постоянного тока совместно с моп-транзисторами. Совместное использование этих элементов тве усилитель 1 вместе с мопрезисторами б, 7 и 9 предна- рования входных сигналов с елинейным преобразованием еется необходимость, и умноой суммы.на переменный кодное напряжение усилителя 1 тепловому потоку д и равно:-1 - т , я",), цУ, У 1одаваемое на вход 11 с отрицательным зодиаком напряжение, пропорциональное температуре среды Тс;потенциал граничной точкимодели-сетки 3, пропорциональный температуре цоверхности Т .д, - гпроводимостьпереходасток - исток моп-транзистора 4, величина которой определяется.потенциалом управления У, подаваемым на вход 12.Усилитель 2 вместе с моп-транзистором 5 и резисторами 8 представляет собой схему преобразования потенциала 1 гг в пропорциональной ему ток 1 т =Кап, задаваемый в граничную точку модели-сетки 3,1 .т (с оп Рз ЯЯз Д 2 Рз(2) где дг - проводимость перехода сток - истокмоп-транзистора 5, величина которойОпределяется потенциалом затвора.При работе моп-трацзистора 4 в омическойобласти ток стока равен1 с=Кг(Сзг - Уюг) От+0,5 Уг (3)где К, - коэффициент пропорциональности,г 1 ог - пороговое напряжение.За счет наличия резисторов 9 потецпиал затвора этого транзистора равен:Уз=О,БО, +0,5 У г, (4)вследствие чего вольтаиперцая характеристика.его (3) линеаризуется, а проводимость дгстановится пропорциоггальной потенциалу управления У:1д -- ".-= К (0,5 и - и ) (5)1/у .,Подставляя (4) в (2), получим, что ток 1 тпропорционален разности напряжения сгс иУп и обратно пропорцпоцален напряжению УгЯВ/ йзК,(0,511. - аког),Если напряжение О в (5) изменять во времени так, чтобы 1 ч2 " + О 3 Потенциал, действующий на суммирующем входе усилителя, равен 0,5 Уоп, где Уоп - опорное напряжение, подаваемое на вход 13. Величина этого напряжения выбирается из условия обесаечения работы устройства при изменении полярности потенциала граничной точки Уп. Для этого необходимо, чтобы Уоп) с 1 п. Потенциал затвора транзистора 5 всегда будет таким, чтобы потенциалы обоих входов усилителя 2 были равны. При этом следует, что ток 1 т, втекающий в модель, равен то описанное устройство может быть ислользо.вано для задания переменных во времени граничных условий третьего рода, поскольку при этом5 1 т = К (Тс - Ти) ц, (8)Р,КггдеКд = - коэффициент пропорциоР,К,Кцальности.10В случае решения нелинейных задач дляучета нелинегйности в граничных условиях третьего, рода в качестве элемента б схемы устройства должен быть использован нелинейный 15 резистор с вольтамперной характеристикой1=1(Сг.), отражающей характер зависимости Т=1 г(Ф),В качестве нелинейного резистора может 20 быть использован полевой триод с подогнан" ной вольтампврной характеристикой, либо диодно-управляемый резистор.Резисторы 10, включенные между стоком и 25 истоком каждого транзистора, образуют делитель, к средней точке которого подклгочена подложка транзистора, Это обеспечивает сим.метричную работу схемы прц перемене полярности потенциала стока,30Предмет изобретенияУстройство для решения нелинейных задачтеплопроводности, содержащее цодель-сетку, ц 5 моп-транзисторы, дифференциальные усилите-.ли постоянного тока, резисторы и делители напряжения, от,гггчаюигееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач; в нем вход первого дифференциального усилителя 40 через первый резистор подключен к моделисетке, соединенной со стоком первого моптранзцстора, исток которого через второй-резистор соединен с выходом первого дифференциального усилителя и со входом второго диф ферецциального усилителя, выход которотоподключен к затвору первого моп-транзистора, а исток и сток второго мои-транзистора подключен соотвегственно ко входу и выоду первого дифференциального усилителя, причем 50 затвор второго мои-транзистора через третийрезистор соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а между стоком и истоком каждого мод.транзистора . включены делители напряжения, к средней точке кото рых подключены подложки моп-транзисторов.Корректор А. Дзесова Редактор Е.; Семанова Заказ 993 :.Идд. Мо 10 б 8 Тираж 647 Подписпо. 1 ШИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Рашская цаб., л. 415