Методы математического моделирования схем при помощи ЭВМ (на примере разработки схемы вихревых расходомеров) - Дипломная работа

Отношение ученых и инженеров к применению в исследовательской работе и проектировании такого мощного средства, как ЭВМ, претерпело ряд изменений. Затем наступил второй этап - этап разочарований. Применение ЭВМ породило больше трудностей, чем с их помощью удалось разрешить (необходимы разработка математических моделей компонентов электронных схем и создание библиотеки их параметров, совершенствование вычислительных методов для анализа многообразных режимов работы различных устройств и систем, психологическая подготовка пользователей к общению с ЭВМ и т.п.). В настоящее время мы переходим от второго этапа к третьему, чему в немалой степени способствует развитие персональных ЭВМ.Большинство программ машинного моделирования общего назначения состоят из пяти основных блоков: блока входных данных; блока поиска модели прибора и замещения блока формирования уравнения равновесия; блока численного решения; блока выходных данных. Во входном блоке ЭВМ принимает информацию от пользователя. Особенности входного блока программы перечислены на рисунке 1.2 С учетом этих особенностей составление программы усложняется. Обычно этот блок не нужен для малых моделирующих программ и для программ, написанных для директивных применений, но становится очень важным в программах, применяемых при проектировании электронных схем.Автоматическое проектирование электронных схем, являющееся в настоящее время предметом широких исследований, требует хорошей программы анализа и хорошей стратегии оптимизации. Уже издано довольно много книг по теоретическим аспектам систем автоматизированного проектирования (САПР [l-8]). Большое количество материалов по САПР радиоэлектронной аппаратуры приведено в справочнике [9], в котором, однако, нет данных о программном обеспечении САПР на ЭВМ.Для рассмотрения методов машинного моделирования в данной дипломной работе была взята схема вихревого расходомера. В состав любого расходомера или счетчика входит устройство непосредственно воспринимающее измеряемый расход (например: диафрагма, сопло, тело обтекания, лопасть и т.п.) и преобразующее его в другую величину (например: в перепад давления, частоту следования вихрей, механическое усилие и т.д.), которая удобна для измерения. В дальнейшем этот сигнал либо интегрируется по времени - давая значение пропорциональное количеству прошедшего через трубопровод вещества, либо, для измерения расхода - преобразуется в стандартный (например: ток величиной 0 - 5 МА или 4 - 20 МА; частоту 0 - 1 КГЦ или 0 - 10 КГЦ) и подается на вторичный регистрирующий прибор.Из принципа действия контактно-кондуктометрического ППВК следует, что данное устройство имеет два рабочих режима, они отличаются как параметрами движения, так и методом съема выходного сигнала: режим А (в этом режиме работает рассматриваемый расходомер), имеет место при малых амплитудах колебаний гибкого электрода, когда он не касается стержневого электрода, или касается последнего только при больших расходах измеряемой среды;. В этом случае, выходной сигнал снимается с одного из электродов "Э1" или "Э2" (см. рисунок 2.2), а другой стержневой электрод используется как ограничитель амплитуды колебаний и может быть оставаться неподключенным или подключаться к корпусу прибора. Изменения сопротивления межэлектродного промежутка преобразуются в электрический сигнал с помощью электронной схемы.Величина тока, пределы его изменения при работе прибора, оказывают определяющее влияние на все характеристики прибора, как эксплутационные, так и метрологические.КК ППВК преобразует возникший на теле обтекания вихрь в электрическую величину. В кондуктометрическом режиме работы, выходной величиной преобразователя является изменение межэлектродного сопротивления. Входной преобразователь сигналов, предназначен для восприятия колебаний межэлектродного сопротивления снимаемых с выхода КК ППВК и трансформации его в электрические импульсы, следующие с частотой пропорциональной частоте вихреобразования.В такт с частотой вихреобразования изменяется величина межэлектродного сопротивления.Рассматривая структурную схему входного преобразователя расхода можно видеть, что в его состав входит ряд устройств электроники: генераторы, усилители, детекторы, формирователи импульсов и т.д.В схемах входных преобразователей на микросхемах большую роль играют различные импульсные устройства, важнейшим из которых является генератор переменного напряжения для питания КК ППВК. Им служит генератор импульсов с частотой около 2 КГЦ.