مدل سازی حسگر موقعیت خازنی با استفاده از BEM
معرفی
این مدل آموزشی الکترواستاتیک از رابط فیزیک Electrostatics، Boundary Elements برای مدل سازی یک حسگر خازنی پنج ترمینالی و محاسبه ماتریس ظرفیت آن استفاده می کند. خازن های بین الکترود (عناصر ماتریس ظرفیت) تحت تأثیر حضور یک جسم آزمایش فلزی قرار می گیرند و مدل برای طیف وسیعی از موقعیت های جسم آزمایشی حل می شود. این مدل به عنوان یک آموزش در مورد چگونگی استخراج ماتریس های پارامتر یکپارچه با استفاده از مطالعه جابجایی منبع ثابت عمل می کند. این شبیه به مدل سازی حسگر موقعیت خازنی با استفاده از FEM استمدلی که از روش اجزای محدود (FEM) که در رابط فیزیک الکترواستاتیک استفاده میشود، استفاده میکند. آن مدل همچنین توصیف جامع تری از عملکرد مطالعه جابجایی منبع ثابت ارائه می دهد. تمرکز اصلی این مدل بر نحوه استفاده از روش المان مرزی (BEM) برای کار آنالیز حسگر است.
تعریف مدل
هنگام استفاده از FEM، لازم است مش حجمی در بخشی از هوای اطراف و در تمام دی الکتریک ها وجود داشته باشد. مزیت BEM این است که مش بندی فقط برای سطوح اشیا مورد نیاز است. به طور کلی، مش فقط روی سطوح رسانا و در رابط هایی که خواص دی الکتریک تغییر می کند مورد نیاز است. برای مدلسازی حسگر و فضای نامتناهی اطراف، ساخت شبکه مرزی نشان داده شده در شکل 1 کافی است.
شکل 1: مش سنسور.
به طور مشابه، هنگام معرفی جسم تست فلزی، هندسه کامل در شکل 2 و شکل 3 (در موقعیت های مختلف) نشان داده شده است. یک حوزه هوایی ضروری نیست، و فقط باید مرزهای جسم طبیعی گنجانده شود.
شکل 2: زمانی که جسم از حسگر دور است را آزمایش کنید.
شکل 3: زمانی که جسم به سنسور نزدیک می شود آزمایش کنید.
علاوه بر این، از آنجایی که بلوک فلزی به عنوان یک بدنه سفت و سخت حرکت می کند، نیازی به ایجاد مش جدید در هنگام تغییر موقعیت آن نیست. ترجمه مش با استفاده از ویژگی هندسه تغییر شکل به دست می آید.
نتایج و بحث
حتی با وجود اینکه هیچ شبکهای در هوا وجود ندارد، COMSOL Multiphysics نمودارهای پیشفرض میدانها را در حجم تولید میکند. یکی از این نمودارهای پتانسیل الکتریکی در شکل 4 نشان داده شده است ، که در آن برشی از پتانسیل الکتریکی در هوا نشان داده شده است.
شکل 4: پتانسیل الکتریکی در فضای بینهایت خارج از جسم.
همانطور که برای رابط الکترواستاتیک مبتنی بر FEM، خروجی ماتریس ظرفیت ارائه شده است. شکل 5 ماتریس ظرفیت خازنی متقابل را در واحدهای pF نشان می دهد، زمانی که جسم آزمایشی وجود ندارد.
نتایج FEM و BEM در یک حاشیه خطا در حدود 8٪ (با در نظر گرفتن مقدار مطلق ظرفیت ماکسول) موافق هستند. تغییرات در خازن ناشی از جسم حس شده در حدود 1٪ بازتولید می شود. FEM و BEM باید به عنوان روش های مکمل در نظر گرفته شوند. هر دو برای مطالعه سیستم حسگر موقعیت خازنی مناسب هستند. روش ترجیحی به جزئیات شبیه سازی بستگی دارد.
شکل 5: ماتریس ظرفیت خازنی متقابل.
شکل 6 و شکل 7 پتانسیل الکتریکی (مقیاس ورود) را با اولین ترمینال برانگیخته و هنگامی که جسم آزمایشی از حسگر دور یا درست بالای آن قرار دارد را نشان می دهد. وجود بلوک فلزی بار سطحی انباشته شده روی الکترودهای حسگر را تغییر می دهد و بر مقادیر خازن آنها تأثیر می گذارد.
شکل 6: صفحه برش پتانسیل الکتریکی (مقیاس ورود به سیستم) زمانی که بلوک فلزی از سنسور دور است.
شکل 7: صفحه برش پتانسیل الکتریکی (مقیاس ورود به سیستم) زمانی که بلوک فلزی بالای سنسور است.
مدل BEM تغییر در ظرفیت خازنی را زمانی که جسم دور است با دقت بسیار بیشتری محاسبه می کند. می توان تأیید کرد که ظرفیت مطلق برای موقعیت نشان داده شده در شکل 2 قبلاً به ترتیب درصد نسبت به عدم وجود کامل جسم تغییر کرده است.
پاسخ خازن معکوس ماکسول برای موقعیت های مختلف جسم آزمایشی در شکل 8 نشان داده شده است . تغییر نسبی با توجه به زمانی که بلوک در موقعیت نشان داده شده در شکل 2 قرار دارد نشان داده شده است . منحنی آبی در شکل 8 نشان دهنده تغییر در خود خازنی معکوس ماکسول الکترود است که در ابتدا به جسم مورد آزمایش نزدیکتر است. منحنی سبز نشان دهنده تغییر در خود خازنی معکوس ماکسول الکترود است که در ابتدا از جسم مورد آزمایش دورتر است.
ظرفیت مطلق یک الکترود ممکن است یک رانش طولانی مدت را نشان دهد، بنابراین اندازه گیری تغییرات نسبی در ظرفیت بین الکترود قوی تر است. نسبت تغییر نسبی در خود خازنی معکوس ماکسول الکترود اول به آخرین الکترود با منحنی قرمز رنگ در شکل 8 نشان داده شده است . واضح است که جسم آزمایشی تغییری در پاسخ نزدیکترین الکترود نسبت به دورترین الکترود ایجاد می کند. این میتواند مدار تغذیهای با طراحی مناسب را فعال کند که حضور جسم را تشخیص میدهد.
شکل 8: تغییر در خازن معکوس ماکسول به عنوان تابعی از موقعیت جسم فلزی ورودی. خطوط آبی و سبز به ترتیب تغییرات مطلق نزدیکترین و دورترین الکترود هستند. نسبت تغییر نسبی نزدیکترین به دورترین الکترود با رنگ قرمز نشان داده شده است.
مسیر کتابخانه برنامه: ACDC_Module/Devices,_Capacitive/capacitive_position_sensor_bem
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی Model Wizard کلیک کنید .
مدل جادوگر
1
|
در پنجره Model Wizard ، روی 3D کلیک کنید .
|
2
|
در درخت Select Physics ، AC/DC>Electric Fields and Currents>Electrostatics, Boundary Elements (esbe) را انتخاب کنید .
|
3
|
روی افزودن کلیک کنید .
|
4
|
روی مطالعه کلیک کنید .
|
5
|
در درخت انتخاب مطالعه ، مطالعات پیشفرض برای واسطهای فیزیک انتخاب شده > جابجایی منبع ثابت را انتخاب کنید .
|
6
|
روی Done کلیک کنید .
|
هندسه 1
بلوک 1 (blk1)
1
|
در نوار ابزار Geometry ، روی Block کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید .
|
3
|
در قسمت متن Width ، 11[cm] را تایپ کنید .
|
4
|
در قسمت Depth text، 11[cm] را تایپ کنید .
|
5
|
در قسمت متن ارتفاع ، 1[cm] را تایپ کنید .
|
صفحه کار 1 (wp1)
1
|
در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه کار کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، قسمت تعریف هواپیما را پیدا کنید .
|
3
|
در قسمت متن مختصات z ، 5[mm] را تایپ کنید .
|
4
|
روی Show Work Plane کلیک کنید .
|
صفحه کار 1 (wp1)> مستطیل 1 (r1)
1
|
در نوار ابزار Work Plane ، روی Rectangle کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید .
|
3
|
در قسمت متن Width ، 1[cm] را تایپ کنید .
|
4
|
در قسمت متن ارتفاع ، 11[cm] را تایپ کنید .
|
5
|
قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت نوشتار xw ، 1[cm] را تایپ کنید .
|
صفحه کار 1 (wp1)> آرایه 1 (arr1)
1
|
در نوار ابزار Work Plane ، روی Transforms کلیک کنید و Array را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط شی r1 را انتخاب کنید.
|
3
|
در پنجره تنظیمات آرایه ، بخش Size را پیدا کنید .
|
4
|
در قسمت متن xw size ، عدد 5 را تایپ کنید .
|
5
|
قسمت Displacement را پیدا کنید . در قسمت نوشتار xw ، 2[cm] را تایپ کنید .
|
6
|
روی Build Selected کلیک کنید .
|
صفحه کار 1 (wp1)
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Work Plane 1 (wp1) کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، روی ساخت انتخاب شده کلیک کنید .
|
3
|
روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
عملیات بعدی برای بارگیری مواد مورد نیاز است. توجه ویژه ای به این واقعیت داشته باشید که هوا ، که لزوماً به طور صریح در رویکرد عنصر مرزی مدل سازی نشده است، به موجودیت خالی بی نهایت ، موجود در سطح موجودیت هندسی دامنه اضافه می شود .
مواد را اضافه کنید
1
|
در نوار ابزار Home ، روی Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود .
|
2
|
به پنجره Add Material بروید .
|
3
|
در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید .
|
4
|
کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید .
|
5
|
در درخت، Built-in>Nylon را انتخاب کنید .
|
6
|
کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید .
|
7
|
در نوار ابزار Home ، روی Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود .
|
مواد
نایلون (mat2)
فقط دامنه 1 را انتخاب کنید.
آب (مت1)
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Air (mat1) کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست انتخاب ، همه فضای خالی را انتخاب کنید .
|
الکترواستاتیک، عناصر مرزی (ESBE)
حفظ شارژ 2
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Electrostatics, Boundary Elements (esbe) کلیک راست کرده و Charge Conservation را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط دامنه 1 را انتخاب کنید.
|
زمین و پایانه ها را برای تغذیه اضافه کنید.
زمین 1
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Ground را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط مرز 3 را انتخاب کنید.
|
ترمینال 1
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Terminal را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط مرز 6 را انتخاب کنید.
|
ترمینال 2
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Terminal را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط مرز 7 را انتخاب کنید.
|
ترمینال 3
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Terminal را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط مرز 8 را انتخاب کنید.
|
ترمینال 4
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Terminal را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط مرز 9 را انتخاب کنید.
|
ترمینال 5
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Terminal را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط مرز 10 را انتخاب کنید.
|
مش القا شده از فیزیک را برای حسگر ایجاد کنید، که باید مشابه شکل 1 در مقدمه باشد.
مش 1
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات مش ، قسمت Physics-Controlled Mesh را پیدا کنید .
|
3
|
از فهرست اندازه عنصر ، Finer را انتخاب کنید .
|
4
|
روی ساخت همه کلیک کنید .
|
مشکل را می توان مستقیماً همانطور که هست حل کرد، اما برای بهینه سازی عملکرد راه حل، حل کننده مستقیم و عناصر خطی انتخاب می شوند.
الکترواستاتیک، عناصر مرزی (ESBE)
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Electrostatics, Boundary Elements (esbe) کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Electrostatics، Boundary Elements ، برای گسترش بخش Discretization کلیک کنید .
|
3
|
از فهرست چگالی شارژ پتانسیل الکتریکی /سطحی ، خطی/خطی را انتخاب کنید .
|
مطالعه 1
راه حل 1 (sol1)
1
|
در نوار ابزار مطالعه ، روی Show Default Solver کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید .
|
3
|
در پنجره Model Builder ، گره Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Stationary Solver 1 را گسترش دهید .
|
4
|
روی Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Stationary Solver 1>Direct کلیک راست کرده و Enable را انتخاب کنید .
|
5
|
در نوار ابزار مطالعه ، روی محاسبه کلیک کنید .
|
نتایج
پتانسیل الکتریکی (esbe)
برای بازتولید ارقام در مقدمه، اصلاح زیر را در نمودارهای پیش فرض انجام دهید. توجه داشته باشید که پتانسیل در مناطق هوای غیر مشبک نیز نمایش داده می شود.
ساده سازی چند تکه 1
1
|
در پنجره Model Builder ، گره Electric Potential (esbe) را گسترش دهید .
|
2
|
روی Streamline Multislice 1 کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید .
|
چند برش 1
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Multislice 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید .
|
3
|
زیربخش x-planes را پیدا کنید . در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید .
|
4
|
زیربخش z-planes را پیدا کنید . در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید .
|
5
|
در نوار ابزار Electric Potential (esbe) ، روی Plot کلیک کنید .
|
عملیات بعدی ماتریس های خازنی توده ای و نمودار 2 بعدی از ماتریس خازن متقابل را تولید می کند. نمودار باید مشابه شکل 5 در مقدمه باشد.
پارامترهای یکپارچه (dset1، esbe)
در پنجره Model Builder ، گره Results>Lumped Parameters (dset1, esbe) را گسترش دهید .
ظرفیت ماکسول (dset1, esbe)
در پنجره Model Builder ، گره Results> Lumped Parameters (dset1, esbe)> Maxwell capacitance (dset1, esbe) را گسترش دهید .
ظرفیت ماکسول (dset1, esbe)
1
|
در پنجره Model Builder ، گره Results> Lumped Parameters (dset1, esbe)> Mutual capacitance (dset1, esbe) را گسترش دهید ، سپس روی Results>Lumped Parameters (dset1, esbe)>Maxwell capacitance (dset1, esbe)> ( ظرفیت مکسول ) کلیک کنید. dset1، esbe) .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ماتریس ، بخش Expression را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست واحد ، 1/pF را انتخاب کنید .
|
ظرفیت متقابل (dset1, esbe)
1
|
در پنجره Model Builder ، در Results>Lumped Parameters (dset1, esbe)>Mutual capacitance (dset1, esbe) روی Mutual capacitance (dset1, esbe) کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ماتریس ، بخش Expression را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست واحد ، 1/pF را انتخاب کنید .
|
4
|
در نوار ابزار نتایج ، روی Evaluate کلیک کنید و Clear and Evaluate All را انتخاب کنید .
|
جدول
1
|
به پنجره Table بروید .
|
2
|
روی Table Surface در نوار ابزار پنجره کلیک کنید .
|
نتایج
سطح میز 1
1
|
در پنجره Model Builder ، در بخش Results>2D Plot Group 3 ، روی Table Surface 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای سطح جدول ، بخش داده را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست قالب داده ، سلول ها را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Function ، گسسته را انتخاب کنید .
|
گروه طرح دو بعدی 3
1
|
در پنجره Model Builder ، روی 2D Plot Group 3 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید .
|
3
|
از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید .
|
4
|
در قسمت متن عنوان ، ماتریس ظرفیت خازنی متقابل [pF] را تایپ کنید .
|
5
|
در نوار ابزار 2D Plot Group 3 ، روی Plot کلیک کنید .
|
6
|
روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
اضافه شدن جسم فلزی حس شده
سپس یک بلوک فلزی نزدیک به سنسور قرار می گیرد. شارژ انباشته شده در پایانه ها تحت تأثیر بلوک قرار می گیرد. این امکان تعیین موقعیت بلوک را فراهم می کند. از آنجایی که هوا نیازی به مدلسازی ندارد، باز کردن هوا به شدت ضروری نیست. برای جلوگیری از تغییر مکان، جابجایی با اضافه کردن یک گره هندسه تغییر شکل یافته ، سنسور مشبک سازی و بلوک در موقعیت پایه آنها گنجانده شده است. سپس جابجایی L به هندسه تغییر شکل داده شده اعمال می شود و در هندسه ظاهر نمی شود.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
نام
|
اصطلاح
|
ارزش
|
شرح
|
L
|
2[cm]
|
0.02 متر
|
جابه جایی
|
هندسه 1
بلوک 2 (blk2)
1
|
در نوار ابزار Geometry ، روی Block کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Object Type را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست Type ، Surface را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت Size and Shape را پیدا کنید . در قسمت متن Width ، 25[cm] را تایپ کنید .
|
5
|
در قسمت Depth text، 5[cm] را تایپ کنید .
|
6
|
در قسمت متن ارتفاع ، 8[cm] را تایپ کنید .
|
7
|
قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، -35[cm] را تایپ کنید .
|
8
|
در قسمت متن y ، 3[cm] را تایپ کنید .
|
9
|
در قسمت متن z ، 2[cm] را تایپ کنید .
|
10
|
روی Build All Objects کلیک کنید .
|
جزء 1 (COMP1)
تغییر شکل تجویز شده 1
در نوار ابزار تعاریف ، روی هندسه تغییر شکل یافته کلیک کنید و Domains> Prescribed Deformation را انتخاب کنید .
هندسه تغییر شکل یافته
تغییر شکل تجویز شده 1
1
|
در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Definitions را گسترش دهید ، سپس روی Component 1 (comp1)>Deformed Geometry> Prescribed Deformation 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای تغییر شکل تجویز شده ، بخش انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید .
|
4
|
فقط مرزهای 1-6 را انتخاب کنید.
|
5
|
قسمت Prescribed Deformation را پیدا کنید . بردار dx را به صورت مشخص کنید
|
L
|
ایکس
|
مرزهای بلوک با تخصیص شرط مرزی پتانسیل شناور به مرزهای بلوک، به عنوان یک پتانسیل معادل بدون بار خالص انباشته شده تعریف می شوند. در این مدل نیازی به دانستن خواص مواد داخلی بلوک نیست زیرا میدان الکتریکی حاصل در داخل بلوک وجود نخواهد داشت.
الکترواستاتیک، عناصر مرزی (ESBE)
پتانسیل شناور 1
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Floating Potential را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط مرزهای 1-6 را انتخاب کنید.
|
3
|
در پنجره Model Builder ، روی Electrostatics، Boundary Elements (esbe) کلیک کنید .
|
4
|
در پنجره تنظیمات برای Electrostatics، Boundary Elements ، قسمت Domain Selection را پیدا کنید .
|
5
|
در لیست، Finite void 1 را انتخاب کنید .
|
6
|
روی حذف از انتخاب کلیک کنید .
|
7
|
Domains –1 only را انتخاب کنید.
|
مش 1
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات مش ، قسمت Physics-Controlled Mesh را پیدا کنید .
|
3
|
از فهرست اندازه عنصر ، Extremely fine را انتخاب کنید .
|
4
|
روی ساخت همه کلیک کنید .
|
مطالعه 1
جارو پارامتریک
1
|
در نوار ابزار مطالعه ، روی پارامتر Sweep کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای جابجایی پارامتری ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید .
|
3
|
روی افزودن کلیک کنید .
|
4
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
نام پارامتر
|
لیست مقادیر پارامتر
|
واحد پارامتر
|
L (جابجایی)
|
محدوده (2،2،28)
|
سانتی متر
|
5
|
در نوار ابزار مطالعه ، روی محاسبه کلیک کنید .
|
نتایج
پتانسیل الکتریکی (esbe) 1
هنگامی که راه حل تولید شد، پس پردازش می تواند انجام شود. ایجاد صفحه برش در هوا ابتدا انجام می شود.
سطح 1
1
|
در پنجره Model Builder ، گره Electric Potential (esbe) 1 را گسترش دهید .
|
2
|
روی Surface 1 کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید .
|
پتانسیل الکتریکی (esbe) 1
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Electric Potential (esbe) 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید .
|
3
|
برو به منبع کلیک کنید .
|
شبکه 3D2
1
|
در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Datasets روی Grid 3D 2 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Grid 3D ، بخش پارامترها را پیدا کنید .
|
3
|
زیربخش First Parameter را پیدا کنید . در قسمت حداقل متن، -0.2 را تایپ کنید .
|
4
|
در قسمت Maximum text 0.2 را تایپ کنید .
|
5
|
برای گسترش بخش Grid کلیک کنید . در قسمت متن با وضوح x ، 100 را تایپ کنید .
|
ساده سازی چند تکه 1
1
|
در پنجره Model Builder ، در Results>Electric Potential (esbe) 1 روی Streamline Multislice 1 راست کلیک کرده و Disable را انتخاب کنید .
|
2
|
روی دکمه Go to Default View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
چند برش 1
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Multislice 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید .
|
3
|
زیربخش x-planes را پیدا کنید . در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید .
|
4
|
زیربخش z-planes را پیدا کنید . در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید .
|
5
|
در نوار ابزار Electric Potential (esbe) 1 ، روی Plot کلیک کنید .
|
6
|
روی دکمه Go to Default View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
7
|
روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
پتانسیل الکتریکی (esbe) 1
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Electric Potential (esbe) 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست مقدار پارامتر (L (cm)) ، 2 را انتخاب کنید .
|
4
|
در نوار ابزار Electric Potential (esbe) 1 ، روی Plot کلیک کنید .
|
از آنجایی که تفاوت پتانسیل ناشی از تغییر موقعیت جسم متحرک در مقیاس خطی به سختی قابل مشاهده است، لگاریتم پتانسیل الکتریکی را نمایش دهید.
چند برش 1
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Multislice 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Expression را پیدا کنید .
|
3
|
در قسمت متن Expression ، log10(esbe.V) را تایپ کنید .
|
4
|
برای گسترش بخش Range کلیک کنید . تیک گزینه Manual color range را انتخاب کنید .
|
5
|
در قسمت حداقل متن، -4 را تایپ کنید .
|
6
|
در قسمت Maximum text عدد 0 را تایپ کنید .
|
7
|
در نوار ابزار Electric Potential (esbe) 1 ، روی Plot کلیک کنید .
|
پتانسیل الکتریکی (esbe) 1
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Electric Potential (esbe) 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست مقدار پارامتر (PortName) ، 1 را انتخاب کنید .
|
نمودار حاصل برای جسمی که دور از الکترودهای حسگر قرار دارد باید شبیه شکل 6 در مقدمه باشد. با تغییر مقدار جابجایی L می توان نمودارهایی از پتانسیل در موقعیت های دیگر تولید کرد.
4
|
در نوار ابزار Electric Potential (esbe) 1 ، روی Plot کلیک کنید .
|
5
|
از لیست مقدار پارامتر (L (cm)) ، 10 را انتخاب کنید .
|
در نهایت، نموداری از تغییر ظرفیت را به عنوان تابعی از تغییر موقعیت جسم تولید کنید. نتایج مشابه نتایج مدل آموزشی حسگر موقعیت خازنی است که در آن از رابط فیزیک الکترواستاتیک استفاده شده است. اختلاف بین نتایج عمدتاً به دلیل شرایط مرزی متفاوت است.
گروه طرح 1 بعدی 6
1
|
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست مجموعه داده ، مطالعه 1/ راه حل های پارامتریک 1 (sol2) را انتخاب کنید .
|
4
|
از لیست انتخاب پارامتر (PortName) ، First را انتخاب کنید .
|
5
|
برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید .
|
6
|
در قسمت متن عنوان ، Relative change of capacitance را تایپ کنید .
|
جهانی 1
1
|
روی 1D Plot Group 6 کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
اصطلاح
|
واحد
|
شرح
|
with(1,esbe.Cinv11)/withsol(‘sol2’,with(1,esbe.Cinv11),setval(L,0.02))
|
1
|
ترمینال 1
|
with(5,esbe.Cinv55)/withsol(‘sol2’,with(5,esbe.Cinv55),setval(L,0.02))
|
1
|
ترمینال 5
|
with(5,esbe.Cinv55)/with(1,esbe.Cinv11)/withsol(‘sol2’,with(5,esbe.Cinv55)/with(1,esbe.Cinv11),setval(L,0.02))
|
1
|
نسبت ظرفیت خازنی برای ترمینال 1 به 5
|
4
|
قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از فهرست داده های منبع محور ، L را انتخاب کنید .
|
5
|
برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید .
|
6
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
افسانه ها
|
تغییر در ترمینال 1
|
تغییر در ترمینال 5
|
تغییر نسبی 1 در مقابل 5
|
7
|
در نوار ابزار 1D Plot Group 6 ، روی Plot کلیک کنید . نمودار حاصل باید شکل 8 را در مقدمه بازتولید کند.
|