Устройство для решения задач математической физики

 

Изобретение относится к устройствам аналоговой вычислительной тех .ники. Цель изобретения повышение точности решения задач. Для этой цели в оптоэлектронное устройство слоистопленочной структуры, содержащее два фоторезисторных слоя 4 и 6 и расположенные по обе стороны от них светоизлучающие слои 10, управление которыми осуществляется через матрицы токозадающих резисторов и с помощью соотг ветствующих групп электродов, между слоями 4 и 6 введен непрозрачный слой резистивного материала 5, а также введена группа блоков передачи управления 14, каждый из которых состоит из двух оптронов и операционного усилителя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

О9) Я 3 an

А1

m4 С0667/1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4074545/24-24 (22) 05.06.86 (46) 15 ° 07.88. Бюл. И- 26 (71) Томский политехнический институт им., С.М.Кирова (72) А.Ф.Лавренюк и О.В.Смиренский (53) 681.333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 584315, кл. С 06 С 7/38, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ (57) Изобретение относится к устрой- . ствам аналоговой вычислительной техники. Цень изобретения — повышение точности решения задач. Для этой цели в оптоэлектронное устройство слоистопленочной структуры, содержащее два фоторезисторных слоя 4 и 6 и расположенные по обе стороны от них светоизлучающие слои 10, управление которыми осуществляется через матрицы токозадающих резисторов и с помощью соот ветствующих групп электродов, между слоями 4 и 6 введен непрозрачный слой резистивного материала 5, а также введена группа блоков передачи управления 14, каждый из которых состоит из двух оптронов и операционнбго усилителя. 2 ил.

1410068 .

Изобретение относится к устройствам аналоговой вычислительной техники и предназначено для решения задач математической физики, описываемых дифференциальными уравнениями В част|ных производных..

Целью изобретения является повы,шение точности решения задач.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 — схема блока передачи управления.

Устройство содержит три пластины из прозрачного диэлектрического материала 1 — 3, первая 1 соцержит первый 15

4 фоторезисторный слой, слой непрозрачного резистивного материала 5 и второй 6 фоторезисторный слой. С внешней стороны слоев 4 и 6 размещены первая 7 и вторая 8 группы электро- 20 ,цов. Вторая 2 и третья 3 пластины содержат каждая по прозрачному электроду 9 и светоизлучающему слою 10, а также группу электродов 11. Кроме того, в устройство входят две матрицы токозадающих резисторов 12, два блока питания 13, блоки передачи управле|, ния 14 блок задания опорного потенЭ циала 15 и блок регистрации 16. Каж1 дый блок передачи управления 14 содер-. 30, жит операционный усилитель 17 и пер,,вый 18 и второй 19 оптроны. При этом

:вход усилителя 17 каждого блока пере,дачи управления через фоторезистор

,,оптрона 18 подключен к выходу блока

15, в обратную цепь усилителя 17 ,включен фоторезистор оптрона 19, первые электроды источников излучения оптронов 18 подключены к соответствующим электродам группы электродов 40 пластины 3, вторые электроды источников излучения оптронов 18 и 19 каждого блока 14 подключены к выходу нулевого потенциала блока 15, первые электроды источников излучения оптро- 45 нов 19 подключены к соответствующим электродам группы электродов 8> выходы усилителей 17 подключены к соот" ветствующим электродам группы электродов 7, а каждый электрод группы электродов пластин 2 и 3 через сооТветствующие резисторы первой и второй матриц токозадающих резисторов, сооТ ветственно подключены к первому и второму блокам питания 13.

Устройство работает следующим образом.

В соответствии с условиями реша»мой задачи посредством матрицы токо—

Ko

Ч< ) — передаточная функция блока 14;

Ч вЂ” оператор Лапласа.

Моделирующие потенциалы V соот5 ветствуют моделируемым переменным и это соответствие задается масштабА ным множителем m =1 /V . Применяя последнее соотношение, уравнение (1) можно свести к следующей,разновидности волнового уравнения: (2) A7 V+(B-С) Ч =О.

Уравнения такого вида часто встречаются в различных задачах математической физики, например уравнение

Шредингера, описывающее поведение частицы в потенциальном поле:

h2 z — Ч 9 -09ч Е ф=0

2ш

7 (3) где — волновая функция;

h — постоянная Планка;

m — масса рассматриваемой частицы, Е и U — полная и потенциальная энергия, последняя является функцией пространственных координат.

Сравнпвая уравнения (1) и (3), хорошо просматривается соответствие 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 Vz в решающем слое 5 для стационарных задач описывается следующим уравнением: я,ч V,-g, V,+8,К„Ч=0, (1) где 8 — удельная проводимость слоя 5;

p,à,8 — поперечные прОВОдимости фОторезисторных слоев 4 и 5; l410068 следующих параметров электронной схемы и моделируемой системы: ц

«я - —, g,-U, g,Ê„E.

В соответствии с последними соотношениями задается проводимость решающего слоя 5 и проводимости фоторезисторных слоев 4 и 6, а также передаточная функция Kg, блока передачи уп10 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:

84К 4Us =g V< (gg+1 у) (+ g< о) (4) где g g — темновые проводимости

is и оптронов 18 и 19;

„ 1,,р, — фотоэлектрические параметры оптронов; я = + Vis — проводимость фоторезисторного слоя с темновой проводимостью g и фотоо 25 электрической характеристикой слоя 6 — Р .

При применении элементов с малой темновой проводимостью и линейными фотоэлектрическими характеристиками соот- 30 ношение (4) приводится к следующему виду:

84 1 т Вч 1 и а У на основании которого производится выбор соответствующих фотоэлектричес35 ких характеристик элементов блока пе1 редачи управления.

Конструкция предложенного специа- лизированного аналогового процессора 40 такова, что позволяет простым соединением по границам таких единичных процессоров наращивать. вычислительные мощности устройства, образуя из единичных процессоров распределенной 45 структуры дискретно-непрерывную мозаичную вычислительную среду для решения дифференциальных уравнений в частных производных. формула изобретения

Устройство для решения задач математической физики, содержащее три пластины из прозрачного диэлектрического материала, первая из которых, расположенная между второй и третьей пластинами, содержит последовательно размещенные на основании пластины первый и второй фоторезисторные слои, с внешних сторон которых размещены, соответственно первая и вторая группы электродов, вторая и третья пластины содержат каждая последовательно размещенные на основании пластин прозрачный электрод, светоизлучающий слой и группу электродов, а также два блока питания, блок регистрации, блок . задания опорного потенциала.и две 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 передачи управления, а между первым и вторым фоторезисторными слоями введен слой непрозрачного резистивного материала, при этом каждый блок передачи управления содержит операционный усилитель и 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 соответствующим электродам группы электродов третьей пластины, вторые электроды источников излучения первого и второго оптронов каждого блока передачи управления подключены к выходу нулевого потенциала блока задания опорного потенциала, первые электроды источников излучения вторых оптронов подключены к соответствующим электродам второй группы электродов первой пластины, выходы операционных усилителей подключены к соответствующим электродам первой группы электродов первбй пластины и к соответствующим входам блока регистрации, а каждый электрод группы электродов второй и третьей пластин через соответствующие резисторы первой и второй матрйц токоза" дающих резисторов подключены к первому и второму блокам питания соответственно.

1410()b8

Составитель Г. Зелинский

Редактор О.Спесивых Техред А.Кравчук Корректор В.Гирняк

Заказ 3483/47 Тиразк 704 Подписное

ВНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4