Kannattaa opetella parametrimuuttujan käyttö muidenkin suureiden vaihtelemiseen.

Transkriptio

1 25 Mikäli tehtävässä piti määrittää R3:lle sellainen arvo, että siinä kuluva teho saavuttaa maksimiarvon, pitäisi variointirajoja muuttaa ( ja ehkä tarkentaa useampaankin kertaan ) siten, että R3:ssä kulkeva virta ( sama kuin V2:n virta ) saavuttaisi maksimi arvon. Kokeile!!. Sopivia harjoitustehtäviä ovat TST 1:n tehtävät 22, 28, 37 ja 48. Kannattaa opetella parametrimuuttujan käyttö muidenkin suureiden vaihtelemiseen. Kondensaattorin kapasitanssin arvoa voidaan vaihdella antamalla sille esim. arvo {CVAR}. Kelan induktanssin arvoa voidaan vaihdella antamalla sille esim. arvo {LVAR}. Potentiometrin asetusta set voidaan vaihdella antamalla muuttujalle esim.arvo {setvar}. Muuntajan ( XFRM LINEAR ) kytkentäkerrointa voidaan vaihdella antamalla kytkentäkertoimelle ( coupling ) esim. arvo {kvar}. 3.3 PARAMETRISIMULOINTI YHDISTETTYNÄ AC-SWEEPPIIN Tarkastellaan edellä käsiteltyä resonanssipiiriä. Nyt annetaan kapasitanssin muuttua arvosta 0.1 µf arvoon 0.3 µf 0.1 µf välein, induktanssin vaihdella arvosta 0.1 H arvoon 0.3 H 0.1 H välein ja resistanssin RM saada arvot 500, 2500 ja 3500 ohmia. Piirikaaviota tehtäessä muuttuvalle kapasitanssille, jonka tunnus on C1, annetaan arvo {CVAR}, induktanssille L2 arvo {LVAR} ja resistanssille RM arvo {RVAR}.

2 26 Huom. Edellä olevassa piirikaaviossa Parametrimuuttujan arvot ovat tulleet vasta seuraavassa kohdassa esitettyjen toimenpiteiden jälkeen. Toiminta etenee sivuilla esitetyllä tavalla. Shift+P/Special.Slb/Param -valinnalla esille parametrimuuttuja, jonka ominaisuudet avataan tuplanäpäytyksellä, ja johon luodaan uudet kolumnit muuttujia vastaten: PSpice/New Simulation Profile/Parametric/Global parameter-valinnalla asetetaan muuttuvan kapasitanssin, induktanssin ja resistanssisin arvot. General Settings-arvot voivat olla samat kuin AC-sweepissä. Tämän jälkeen simulointi suoritetaan PSpice/Run -komennolla, jonka jälkeen Spice A/D käynnistyy automaattisesti ja antaa graafiset ratkaisut.

3 27 Ohjelma laskee nyt verkon virrat ja jännitteet kapasitanssin arvoilla 0.1, 0.2 ja 0.3 µf induktanssin arvolla 0.1 H resistanssin RM arvolla 500 ohmia. Huom. Ohjelma varioi vain yhtä muuttujaa kerrallaan. Jos nyt halutaan tarkastella induktanssin vaihtelua, täytetään LVAR-parametritaulukko ja ajetaan uudelleen. Kapasitanssille sitä ennen asetetaan haluttu parametrimuuttujan arvo. Propen koordinaatistosta sen Sectio-valikosta valitaan halutut kapasitanssin arvot. Propen Trace/Add-valinnoilla saadaan graafiset esitykset. Seuraavassa näkyvät piirissä kulkevan virran arvot taajuuden funktiona.

4 28 4 TRANSIETTI-SIMULOINTI Kuten aiemmin jo todettiin TRANSIET-sweep ( = AIKA-pyyhkäisy ) sopii tehtäviin, joissa suure muuttuu ajan funktiona. TST 1:n kytkentä- eli muutosilmiötehtävät 267, 270, 271, 272, 276, 277, 279, 281, 282, 288, 289, 291, 292, 293, 294, 295, 296 ja 297 ovat Trans-sweep-tyyppisiä tehtäviä. Tarkastellaan tehtävää 270, joissa kytkin suljetaan tai avataan jollakin ajan hetkellä ja tarkastellaan siitä eteen päin virtojen tai jännitteiden käyttäytymistä. Tehtävässä piti määrittää R3:n virta hetkellä 300 ms kytkimen sulkemisen jälkeen. Kytkimen sulkeminen ja avaaminen voidaan tehdä kahdella eri tavalla tehtävästä riippuen joko käyttäen VPULSE-jännitelähdettä tai käyttäen Sw tclose ja Sw topen-kytkimiä. WPULSE-vaihtoehto sopii tehtävään 270. Piirikaaviota piirrettäessä kytkimen sulkeminen ja avaaminen onnistuu käyttämällä jännitelähdettä Vpulse, joka sijoitetaan jännitelähteiden paikalle. Täytetään Vpulse-lähteiden asetukset. Pulssin pituutta ( = Pulse width ) ja jakson pituutta ( = Pulse period ) valittaessa on syytä miettiä, mitä suuruusluokkaa kyseisen piirin aikavakiot ovat, jotta PSpice A/D:lla graafeja tehtäessä tapahtumat tulisivat oikeaan mittakaavaan. Tehtävän 270 Vpulse -lähteenv2 asetukset: Vpulsen tarkempi lähdekuvaus liitteenä monisteen lopussa.

5 29 Valitaan transiettipyyhkäisy valikosta PSpice/New Simulation Profile/...(simulaation nimi)... Transient Pyyhkäisyaikaa valittaessa on syytä tuntea piirin aikavakion suuruusluokka, jotta Print step ( = aikaporras, jonka välein piirin arvot lasketaan ) ja Final time ( = lopetusaika ) olisivat oikeassa suhteessa piirin aikavakioon. Maximum step size voidaan asettaa pieneksi, jotta ei tule harhaisia kuvia siitä syystä, että ohjelma piirtää käyrän lasketusta pisteestä seuraavaan. Tehtävän 270 Trans-Sweep -asetukset:

6 30 PSpice/Run - ja jos ei virheitä, niin kaikki hyvin. Run Prope jatkaa automaattisesti ja piirtää näyttöön PSpice A/D-koordinaatiston, josta Trace/Add- komennoilla voit nähdä virta- ja jännitesuureiden vaihtelun, kuten aiemmin AC-simuloinnin yhteydessä. Seuraavassa vastuksen R3 = 3.8k virta ajan funktiona.

7 31 Cursor-toiminnolla hetkellä t = 300 ms katsotaan kysytty virran arvo 1.08 ma. Kuviosta näkyy myös katkaisutilanne hetkellä 500 ms, joka merkitsee kondensaattorin purkamista jännitelähteiden rinnan kytkettyjen resistanssien ja R3:n kautta. Tarkemman kuvan saamiseksi laskenta kannattaa tehdä uudelleen lyhyemmällä pyyhkäisyajalla, esim. 400 ms, jolloin Propen kuvioon tulee vain laskeva osa. 4.2 Sw tclose -kytkin vaihtoehto Kytkentä piirretään siten, että jännitelähteiden paikalle tavanomaiset VSRC-lähteet DC-arvoin 100V ja 120 V. R3-haaraan Sw tclose kytkin, joka löytyy Eval.Slb-kirjastosta. Kytkimille asetetaan edellä esitetyn valikon mukaiset sopivat sulkeutumis- ja kytkentäajat ( tclose ja ttran ) sekä resistanssit ( Rclosed ja ROpen ).

8 32 Aikapyyhkäisyä varten asetetaan sopivat Aalysis/Set Up/Transient-asetukset - ajaksi esim. 500 ms ja suoritetaan laskenta. Seuraavasta Proben koordinaatistosta todetaan, että arvot ovat järkevän oloisia. Kuitenkin monella laskenta meni pahasti pieleen. Missä vika??????? Siinäpä miettimistä loppupäiväksi!!!!!!!!! 5 PSPICE (ORCAD) JA FYSIIKAN LABRASELOSTEET Fysiikan laboratoriotöissä työselostuksen laatimiseen sopii PSPICE mainiosti seuraavien töiden kohdalla: Vaihtovirtaresonanssi, Suodatinpiirit sekä Kytkentäilmiöt; soveltuvin osin myös Vaihe-ellipsiin ja Vaihtovirtapiirityöhön. Jokainen oppilas laatii yhden vähintäin yhden sellaisen työselostuksen, jossa laboratoriomittaukset käsitellään sekä manuaalisti laskien että WSpicella simuloiden. Ja lopuksi on syytä todeta, että tässä ohjeessa on vain murto-osa PSPICEN osaamista tempuista. Kokeilemalla ja hakemalla valikoista voit löytää paljon mielenkiintoisia ja käyttökelpoisia ohjelmiston ominaisuuksia.