Алгоритм создания необходимой электрической схемы с нуля

[Solaris86]

EUgeneUS в сообщении #1520859 писал(а):

Генерация высокого напряжения построена по типу катушки зажигания: ток вкачивается в первичную обмотку, потом цепь первичной обмотки размыкается - для чего и нужны z-состояния.

А есть какие-то формулы, чтобы заранее узнать, какой будет скачок напряжения при размыкании цепи с катушкой индуктивности? Или это случайная величина, каждый раз разная, но лежащая в некотором диапазоне?

[EUgeneUS]

1. Величина, конечно, не случайная. Но в некоторых случаях может зависеть от паразитных параметров, которые сложно прогнозироаать.
2. Впрочем, в данной схеме есть еще один нюанс, который сразу не заметил, потому что его на схеме нет, а есть только в тексте. Отпишусь подробнее вечером.

[rascas]

Solaris86 в сообщении #1520868 писал(а):

А есть какие-то формулы, чтобы заранее узнать, какой будет скачок напряжения при размыкании цепи с катушкой индуктивности? Или это случайная величина, каждый раз разная, но лежащая в некотором диапазоне?

Постоянная составляющая напряжения на катушке 0 вольт. Поэтому в первом приближении, не учитывая паразитные ёмкости, возможно воспользоваться соотношением: $U_1\cdot t_1 = U_2 \cdot t_2$
где:
$U_1$ и $t_1$ - напряжение "накачки" на катушке и длительность "накачки".
$U_2$ и $t_2$ - напряжение выходного высоковольтного импульса на катушке и длительность этого импульса.

[Dmitriy40]

Solaris86
Формулы есть конечно, но туда входят такие параметры деталей, которые на схемах (и часто даже в документации на детали) просто не указываются. В идеальном случае выброс бесконечной высоты, т.е. все ограничения напряжения связаны с неидеальностью катушки и прочей конструкции вокруг неё. И чем больше параметров неидеальности будете включать в модель/расчёт, тем точнее получите величину выброса.
Например важен параметр скорости размыкания, очень трудно разомкнуть цепь моментально, обычно всегда есть некое время (и график) нарастания сопротивления (до достаточно большой величины) и оно существенным образом зависит от параметров ключа и схемы его управления, а не от катушки. Даже в случае чисто механических контактов, они тоже размыкаются не мгновенно, тем более с индуктивной нагрузкой (дуга, процесс её гашения, все дела).

Грубо можно оценить так: предположим что вся энергия уйдёт в паразитную ёмкость, тогда приравнивая энергии катушки и конденсатора $L I^2/2=C U^2/2$ можно выразить $U$. Конденсатор тут имеется в виду и паразитная ёмкость самой катушки, и ёмкости всех подключенных деталей, и проводов до них.

Ну и конечно выброс всегда ограничен напряжением пробоя, либо между выводами, либо между витками, либо между секциями или слоями намотки. Но до напряжений в несколько кВ это обычно не достигается, хотя для межвитковой изоляции не высоковольтных дросселей надо уточнять (а этого как раз и не указывают в документации на обычные дроссели). А высоковольтные катушки наматывают специальным образом и часто из специального провода (точнее со специальной изоляцией), именно под заданное напряжение пробоя. Например я сильно удивился когда узнал что выпускается тонкий провод в лаковой изоляции с прочностью 30кВ, вместо обычных пары кВ, это очень круто, да и цена не заоблачная.

rascas
Это справедливо лишь для полной схемы, с разрядной цепью и нагрузкой, а не для голой катушки.

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1520712 писал(а):

является ли данная схема аналоговой или цифровой

Любая цифровая схема строится из аналоговых элементов, модель работы которых упрощена до "цифровой" за счёт игнорирования некоторых эффектов. Это позволяет использовать базовые цифровые элементы в качестве аналоговых усилителей - компараторов, строя на них генераторы. И изредка это игнорирование аналоговой сущности цифровой схемы приводит к неожиданным эффектам, когда схема начинает работать не так, как ожидается. Грамотные разработчики цифровой техники знают про такие тонкие места и их обходят.

-- 02.06.2021, 14:50 --

Solaris86 в сообщении #1520729 писал(а):

которое будет содержать следующие блоки:
1. Генератор отрицательный аэроионов
2. Генератор положительных аэроионов
3. Счётчик отрицательных аэроионов
4. Счётчик положительных аэроионов
5. Управляющий блок.

Всё это разработать за неделю практически с нуля и без опыта разработки? Без шансов.

[Emergency]

Solaris86 в сообщении #1520712 писал(а):

Если в этой схеме присутствуют логические элементы 2, 3 и 18 (инвертор), 9 и 20 (2ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ), 10 и 33 (2И), 16 (2ИЛИ-НЕ), 17 (2ИЛИ), 34 (2И-НЕ), то можно ли утверждать ,что это цифровая схема?

Смысл цифровых схем не в наличии логических элементов - он более глобален.
Если работа схемы строится на уровнях напряжений и токов, то мы говорим об аналоговой схеме. Если же работа схемы строится на количестве импульсов и их преобразованиях по законам логики, то это логическая схема. Часто бывают гибридные схемы в которых есть логические блоки, а входы или выходы оформлены как аналоговые. Это позволяет строить измерительные приборы с цифровой индикацией, либо источники сигналов с цифровым управлением.

[realeugene]

Emergency в сообщении #1520888 писал(а):

Если же работа схемы строится на количестве импульсов и их преобразованиях по законам логики, то это логическая схема.

Нет, не на количестве импульсов, а на огрублении уровней аналоговых сигналов до двух дискретных уровней, '0' и '1'. Такие сигналы называются "цифровыми", получаемую из обрабатывающих такие сигналы элементов схему можно анализировать с применением булевой алгебры. Были когда-то и троичные схемы с тремя уровнями, но давно сплыли.

Упоминаемое вами количество импульсов - это уже какая-нибудь импульсная модуляция, экзотика из какой-нибудь древней телефонии.

-- 02.06.2021, 15:20 --

Solaris86 в сообщении #1520729 писал(а):

научный руководитель чисто формально назначен

Вот это - беда, конечно. Если вы как студент никому не нужны, это значит, что знания - отдельно, а диплом - отдельно.

[Solaris86]

EUgeneUS в сообщении #1520805 писал(а):

По теме строго рекомендую труд Х.Ф. Хаммет. Аспирационный метод измерения спектра аэроионов. (есть в интернете в pdf без СМС)

Я нашёл в рекомендуемой Вами книге такую схему на 188 странице:

У меня вопрос: как я подключу эту схему к микроконтроллеру, если я да же не могу понять, где какие тут токи и напряжения в каждой ветви?
Методами ТОЭ это не посчитать, догадываюсь.
Но как-то же люди её рассчитали тогда и продолжают рассчитывать сейчас... Неужели нет такой программы (САПР), где можно просто нарисовать такую схему и она покажет токи и напряжения на разных ветвях? Мне нужно, что чтобы был щуп и осциллограф и можно было смотреть переходные процессы и в установившемся режиме...
Товарищи, ну вы же не вручную считаете, посоветуйте программу с простым интерфейсом и минимальным набором функций, о который я написал, или ту программу, которую вы сами используете для расчёта подобных цепей... Или что, все решают дифференциальные и интегральные уравнения при расчёте таких цепей?

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1520893 писал(а):

если я да же не могу понять, где какие тут токи и напряжения в каждой ветви?

Хоть радиолампы узнали? ;)
Чёрт, в вашей схеме будут опасные для жизни напряжения, в любой. Технику безопасности при работе с опасными напряжениями помните?

-- 02.06.2021, 15:28 --

Solaris86 в сообщении #1520893 писал(а):

Неужели нет такой программы (САПР), где можно просто нарисовать такую схему и она покажет токи и напряжения на разных ветвях?

Программы есть, но без понимания заложенных в схемы идей они бесполезны.

[Solaris86]

realeugene в сообщении #1520890 писал(а):

Вот это - беда, конечно. Если вы как студент никому не нужны, это значит, что знания - отдельно, а диплом - отдельно.

К сожалению, у меня нет возможности учиться очно, потому что я работаю по специальности, полученной на первом высшем образовании, а второе высшее приходится получать заочно. У нас как заочников все практики тоже заочные (даю какие-то письменные задания), а реальная работа с созданием микросхем ограничилась либо малым количеством лабораторных работ (где упор был именно на расчёты и графики, которые надо предоставить в отчёте, а не на понимание происходящего), либо курсовыми работами, где было достаточно методических указаний, да и схемы были простыми, в итоге при всех попытках выжать максимум знаний у меня это не получилось...
В идеале я хотел бы шаг за шагом сам разработать схему, добавляя туда ПО ОДНОМУ ЭЛЕМЕНТУ, чтобы в итоге получить схему счётчика аэроионов САИ-ТГУ-65м, но я тупо не понимаю, как это сделать... Преподаватели на мои просьбы вот так поэлементно разобрать какую-то схему (хотя бы из той же лабы), чтобы было полностью понятно всё происходящее с токами и напряжениями при добавлении каждого нового элемента и новой ветви в цепь, обычно отказывали и предлагали разбираться самому... Вот это и привело меня в такой тупик, что не у кого спросить, что и как, особенно когда просить теоретически обосновать получающиеся результаты (при мне пару раз рекомендовали обратиться на кафедру ТОЭ, типа , там помогут, а тут не надо отнимать драгоценное время у преподавателя и группы на всякую мелочёвку, важнее сдать отчёт по лабе, чтобы была отчётность в порядке у преподавателя...

-- 02.06.2021, 15:36 --

realeugene в сообщении #1520894 писал(а):

Хоть радиолампы узнали? ;)

Вакуумные триоды и пентоды? Узнал.

-- 02.06.2021, 15:39 --

realeugene в сообщении #1520894 писал(а):

Программы есть, но без понимания заложенных в схемы идей они бесполезны.

А как мне эти самые идеи-то понять? Я же об этом и прошу) Кто может донести эти идеи, шаг за шагом, от простого к сложному... Я не уверен, что если осилю да же 700 с лишним страниц Хоровица-Хилла, я смогу понять эти идеи...

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1520898 писал(а):

добавляя туда ПО ОДНОМУ ЭЛЕМЕНТУ

Схемы конструируются функциональными блоками, а не отдельными элементами.

Solaris86 в сообщении #1520898 писал(а):

Преподаватели на мои просьбы вот так поэлементно разобрать какую-то схему (хотя бы из той же лабы), чтобы было полностью понятно всё происходящее с токами и напряжениями при добавлении каждого нового элемента и новой ветви в цепь, обычно отказывали и предлагали разбираться самому...

Ну да, как им платят - так они и работают. Зачем вам второе высшее такого качество?

[Solaris86]

realeugene в сообщении #1520899 писал(а):

Схемы конструируются функциональными блоками, а не отдельными элементами.

Тогда перефразирую так: хочу научаться собирать с нуля функциональные блоки по одному элементу.

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1520898 писал(а):

Я не уверен, что если осилю да же 700 с лишним страниц Хоровица-Хилла, я смогу понять эти идеи...

Ну так начать с робототехники для школьников, например. Купить Ардуину, поподключать к ней разные датчики, пообрабатывать их сигналы. Аналоговая схемотехника сложнее цифровой.

Зачем вам это всё?

-- 02.06.2021, 15:48 --

Solaris86 в сообщении #1520900 писал(а):

хочу научаться собирать с нуля функциональные блоки по одному элементу.

Паять что-ли? Существуют технологии сборки, конечно. А в функциональном блоке обычно берётся стандартная кем-то ранее изобретённая идея его работы и дальше она детализируется до отдельных компонентов. В специализированных монографиях поэтому и не пишут номиналы: важны идеи, принципы работы, а способность их детализировать до схемы на плате предполагается ранее отработанной на десятках и сотнях стандартных реализаций. Самому изобретать идеи можно начинать пытаться только когда есть опыт работы с чужими решениями. Это не один год инженерной работы.

[Solaris86]

realeugene в сообщении #1520901 писал(а):

Зачем вам это всё?

Ну, скажу так, я видел принципиально 3 вида инженера в плане работы, которую он выполняет:
1. Инженер-"бумажник": пишет всякие бумажки на работе, отчёты, заказы и прочее.
2. Инженер-ремонтник: обслуживает вверенную ему технику (пуско-наладочные работы, ремонт)
3. Инженер-разработчик: разрабатывает и усовершенствует технику.
Судя по всему, меня готовят к пункту 1 или в лучшем случае (если потяну) к пункту 2, а я изначально пошёл на второе высшее именно ради пункта 3... А чтобы быть достойным пункта 3, надо просто досконально разбираться в схемотехнике...

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1520902 писал(а):

А чтобы быть достойным пункта 3, надо просто досконально разбираться в схемотехнике...

И не только. Чтобы стать мастером, нужно долго поработать подмастерьем. В крайнем случае, делая свои простые проекты.

Большинство выпускников даже очников до п.3 так и не доходят. При этом, сейчас большинство электронщиков просто собирает готовую схему из разработанных другими производителями модулей по референсным схемам из даташитов на модули.