Устройство для решения задач математической физики

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО А 1 7/: ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ инсти(56) Авторское свидетельство СССРУ 584315, кл, С 06 С 7/38, 1976.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧМАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ(57) Изобретение относится к устройствам аналоговой вычислительной техники. Цень изобретения - повышение точности решения задач. Для этой целив оптоэлектронное устройство слоистопленочной структуры, содержащее двафоторезисторных слоя 4 и 6 и расположенные по обе стороны от них светоизлучающие слои 10, управление которымиосуществляется через матрицы токозадающих резисторов и с помощью соответствующих групп электродов, междуслоями 4 и 6 введен непрозрачныйслой резистивного материала 5, а также введена группа блоков передачи управления 14, каждый из которых состоит из двух оптронов и операционнбгоусилителя. 2 ил.Изобретение относится к устройствам аналоговой вычислительной техникии предназначено для решения задачматематической физики, описываемыхдифференциальными уравнениями в частных производных,Целью изобретения является повышение точности решения задач.На Фиг.1 представлена структурная 10схема устройства; на фиг,2 - схемаблока передачи управления,Устройство содержит три пластиныиз прозрачного диэлектрического материала 1 - 3, первая 1 соцержит первый 154 фоторезисторный слой, слой непрозрачного резистивного материала 5 ивторой 6 фоторезисторный слой. С внешней стороны слоев 4 и 6 размещеныпервая 7 и вторая 8 группы электро,цов. Вторая 2 и третья 3 пластины содержат каждая по прозрачному электроду 9 и светоизлучающему слою 10, атакже группу электродов 11. Кроме того, в устройство входят две матрицытокозадающих резисторов 12, два блокапитания 13, блоки передачи управле,ния 14 блок задания опорного потенЭциала 15 и блок регистрации 16. Каждый блок передачи управления 14 содер,жит операционный усилитель 17 и первый 18 и второй 19 оптроны. При этомвход усилителя 17 каждого блока передачи управления через Фоторезистор, ,оптрона 18 подключен к выходу блока15, в обратную цепь усилителя 17,включен фоторезистор оптрона 19, первые электроды источников излученияоптронов 18 подключены к соответствующим электродам группы электродов 40пластины 3, вторые электроды источников излучения оптронов 18 и 19 каждого блока 14 подключены к выходу нулевого потенциала блока 15, первыеэлектроды источников излучения оптронов 19 подключены к соответствующимэлектродам группы электродов 8, выходы усилителей 17 подключены к соот"ветствующим электродам группы электродов 7, а каждый электрод группыэлектродов пластин 2 и 3 через соответствующие резисторы первой и второйматриц токозадающих резисторов,соответственно подключены к первому ивторому блокам питания 13,55Устройство работает следующим образом.В соответствии с условиями решамой задачи посредством матрицы токо задающих резисторов 12, проводимость которых задается вручную или автоматически, производится задание соответствующей локальной освещенности Фоторезисторных слоев 4 и 6, затем подключением опорного потенциала к узловым блокам 14 осуществляется процесс решения дифференциальных уравнений в частных производных.При решении нестационарных задач в цепь обратной связи включаются дополнительные емкостные элементы в соответствии с передаточной функцией моделируемой системы, Измерение моделируемых переменных производится подключением регистрирующего блока 16 к выходным точкам операционных усилителей 17,Распределение потенциалов Ч в решающем слое 5 для стационарных задач описывается следующим уравнением:я Ч -8,Ч +8 КЧ =0,(1) где 8 - удельная проводимость слоя 5;8 уЯ поперечные проводимости фоторезисторных слоев 4 и 5; Ка%,Ч ) - передаточная Функция блока 14;Ч - оператор Лапласа.Моделирующие потенциалы 7 соотУ ветствуют моделируемым переменными это соответствие задается масштабуным множителем в=У /Ч . Применяя последнее соотношение, уравнение (1) можно свести к следующей,разновидности волнового уравнения;(3) где 9 - волновая функция; Ь - постоянная Планка; в - масса рассматриваемой частицы;Е и Б - полная и потенциальная энергия, последняя является функцией пространственных координат,Сравнивая уравнения (1) и (3),хорошо просматривается соответствие Уравнения такого вида часто встречаются в различных задачах математической Физики, например уравнение Шредингера, описывающее поведение частицы в потенциальном поле:следующих параметров электроннойсхемы и моделируемой системы: ш 8 е "Б, ВКу Е.В соответствии с последними соотношениями задается проводимость решающего слоя 5 и проводимости фоторезисторных слоев 4 и 6, а также передаточная функция Кд, блока передачи уп 10 равления 14. Задание передаточной функции Кц имеет свои особенности и задание ее величины определяется характером решаемой задачи. Так, например, для уравнения Шредингера функция полной энергии имеет следующий электрический аналог:84 К 4 ЧХ=8 Ч 1 (Ьв+ 86 Ч)/(Д +/Ъ Чо)(4) где 8",Вф - темновые проводимостиеф иоптронов 18 и 19;/ш,р, - фотоэлектрические параметры оптронов;8 =К+К;Ч,о - проводимость Фоторезисторного слоя с темновойпроводимостью я и фотоо 25электрической характеристикой слоя 6 - Р . При применении элементов с малой темновой проводимостью и линейными фотоэлектрическими характеристиками соот ношение (4) приводится к следующему виду:84 ч т Вч 1 (" иа/Ау)фна основании которого производитсявыбор соответствующих Фотоэлектричес 35ких характеристик элементов блока пе 1редачи управления,Конструкция предложенного специа-лизированного аналогового процессора 40такова, что позволяет простым соединением по границам таких единичныхпроцессоров наращивать. вычислительныемощности устройства, образуя из единичных процессоров распределенной 45структуры дискретно-непрерывную мозаичную вычислительную среду для решения дифференциальных уравнений в частных производных.формула изобретения50Устройство для решения задач математической Физики, содержащее трипластины из прозрачного диэлектрического материала, первая из которых,расположеннаямежду второй и третьейпластинами, содержит последовательноразмещенные на основании пластиныпервый и второй фоторезисторные слои,с внешних сторон которых размещены,соответственно первая и вторая группыэлектродов, вторая и третья пластинысодержат каждая последовательно размещенные на основании пластин прозрачный электрод, светоизлучающийслой и группу электродов, а также дваблока питания, блок регистрации,блок . задания опорного потенциала идве матрицы токозадающих резисторов,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности решения,в него введена группа блоков передачиуправления, а между первым и вторымФоторезисторными слоями введен слойнепрозрачного резистивного материала,при этом каждый блок передачи управления содержит операционный усилительи два оптрона, причем вход операционного усилителя каждого блока передачи управления через фоторезистор первого оптрона подключен к выходу опорного потенциала блока задания опорного потенциала, в обратную цепь операционного усилителя включен фоторезистор второго оптрона, первые электроды источников излучения первых,оптронов подключены к соответствующимэлектродам группы электродов третьейпластины, вторые электроды источников излучения первого и второго оптронов каждого блока передачи управления подключены к выходу нулевого потенциала блока задания опорногопотенциала, первые электроды источников излучения вторых оптронов подключены к соответствующим электродамвторой группы электродов первой пластины, выходы операционных усилителейподключены к соответствующим электродам первой группы электродов первбйпластины и к соответствующим входамблока регистрации, а каждый электродгруппы электродов второй и третьейпластин через соответствующие резисторы первой и второй матрйц токоза"дающих резисторов подключены к первому и второму блокам питания соответственно.й Корректор В.Гирняк Сост ав итель Г. Зели нТекред А.Кравчук едактор О.Сп аказ 3483/4 Подписи Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,Тирах 704 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 3035, Москва, Ж, Ра