Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предназначена для моделирования и анализа электрических схем.
Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности. Имеющиеся в программе библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов. Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов.
Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики.
Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки.
Компоненты и проведение экспериментов
В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы, транзисторы, управляемые источники, управляемые ключи, гибридные элементы, индикаторы, логические элементы, триггерные устройства, цифровые и аналоговые элементы, специальные комбинационные и последовательностные схемы. Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных, так и реальных элементов. Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов.
В программе используется большой набор приборов для проведения экспериментов:
амперметр, вольтметр, осциллограф, мультиметр, Боде-плоттер (графопостроитель
частотных характеристик схем), функциональный генератор, генератор слов, логический
анализатор и логический преобразователь.
Электрические цепи с взаимной индуктивностью
Анализ схем
Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и переменном (AC) токах. При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы. Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы. Анализ на переменном токе использует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризованных моделей нелинейных компонентов.
В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы.
Операции, выполняемые при анализе
Electronics Workbench позволяет производить следующие операции:
выбор элементов и приборов из библиотек;
перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля;
поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900;
копирование, вставка или удаление элементов, групп элементов, фрагментов схем и целых схем;
изменение цвета проводников;
выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия;
одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора;
присваивание элементу условного обозначения;
изменение параметров элементов в широком диапазоне.
Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры.
Путем настройки приборов можно:
изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений;
задавать режим работы прибора;
задавать вид входных воздействий на схему.
Графические возможности программы позволяют:
одновременно наблюдать несколько кривых на графике;
отображать кривые на графике различными цветами;
измерять координаты точек на графике;
импортировать данные в графический редактор, что позволяет произвести необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер.
Компоненты Electronics Workbench
Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (рис. 8.1).
Сборка схемы производится на рабочем поле. Необходимые компоненты выбираются из поля компонентов, а из панели инструментов подбираются нужные приборы.
Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонентов, расположенных на панели компонентов, можно открыть соответствующее поле.
Рис. 8.1. Рабочее поле Electronics Workbench
Моделирование схем
Моделирование схем состоит из ряда этапов:
выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле;
соединения всех элементов схемы проводниками;
установки значений параметров компонентов;
проведения эксперимента.
Выбор нужного компонента производится из поля компонентов, нужное поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пиктограмм на панели компонентов. Выбранный компонент перемещается на рабочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише.
Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента. При этом на выводе компонента появится большая черная точка. Нажав левую кнопку мыши, переместите ее указатель к выводу компонента, с которым нужно соединиться, и отпустите кнопку мыши. Выводы компонентов соединяются проводником.
Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов, которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента.
Замечание: некоторые приборы и схемы необходимо заземлять, иначе показания будут неверными.
На рис. 8.2 показан скриншот схемы однотактного каскада усилителя мощности собранной в программе Electronics Workbench. А на рис. 8.3 пример частотной его характеристики заданной таблично и в виде графика.
Рис. 8.2. Схема усилительного каскада Рис. 8.3. Частотная характеристика
Рассмотрим алгоритм решения на примере цепи Если по условию задачи внутренним сопротивлением источников (r01, r02 т. д.) пренебречь нельзя, и они заданы, то их необходимо ввести в расчетную схему, включая последовательно с соответствующим источником. По признакам, данным в определении независимого контура, можно выделить следующие независимые контуры: a-b-c-g-a (контур I), c-d-e-g-c (контур II), a-g-e-f-a (контур III). 2. Направление обхода указывается стрелкой снаружи схемы. Направление обхода по контурам выбрали совпадающим с направлением движения часовой стрелки. 3. Направления контурных токов в независимых контурах выбрали такими же, как и направления обхода контуров, по часовой стрелке.
Рабочее задание: 1.По заданным значениям напряжения, частоты и параметров элементов найдите символическим методом токи во всех ветвях и напряжения на всех элементах цепи. 2.Составьте баланс комплексных мощностей. 3.Постройте в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений.
Цель работы: настоящее домашнее задание ставит своей целью систематизировать знания, полученные при изучении раздела «электропривод» курса электротехники, и привить навык по выбору мощности двигателя для конкретного электропривода.
Содержание работы: 1. По заданной производительности производственного механизма выберете тип и серию (марку) двигателя для электропривода. 2. Рассчитайте мощность и ток, потребляемые двигателем из сети, а также номинальный момент и пусковой ток двигателя. 3. Изобразите схему управления и защиты и опишите принцип работы.