Difference between revisions of "4. lecke példája"
(→Analysis of Cable Parasitics (ANSYS 2D Extractor)) |
|||
| (3 intermediate revisions by the same user not shown) | |||
| Line 2: | Line 2: | ||
|- | |- | ||
| colspan=2 align=center | | | colspan=2 align=center | | ||
| − | <font color='blue' size='+2'> | + | <font color='blue' size='+2'>Kábel vizsgálata</font> |
|- | |- | ||
| align=center | | | align=center | | ||
| Line 14: | Line 14: | ||
| width=50% | | | width=50% | | ||
''' ''' | ''' ''' | ||
| + | |- | ||
| + | | style="text-align: left; width: 36%;" | | ||
| + | '''Oktató''' | ||
| + | * [http://wiki.maxwell.sze.hu/index.php/Marcsa Marcsa Dániel] (óraadó) | ||
| + | * Előadás: - | ||
| + | * Fogadóóra: egyeztetés alapján | ||
| + | | style="text-align: left; width: 36%;" | | ||
| + | '''További oktatók:''' | ||
| + | * - | ||
| + | * Fogadóóra: -. | ||
|} | |} | ||
| − | === | + | === A feladat célja === |
| − | [[File:Lecture4 ProblemGeometry.png|510px|thumb|right|alt= | + | [[File:Lecture4 ProblemGeometry.png|510px|thumb|right|alt=A feladat geometriája a sárga kábellel. | A feladat geometriája a sárga kábellel.]] |
| − | + | A hallgató megismerje a végeselem-módszer főbb lépéseit, mint a modell előkészítése (geometria elkészítése vagy importálása), anyagparaméterek, peremfeltételek és gerjesztés megadása egy összetett feladat esetében. A példa betekintést ad a kábel vagy kábelkorbács elektromágneses vizsgálatába egy járműipari példán keresztül. | |
| − | === | + | === A feladat megoldásához szükséges ismeretek === |
| − | * | + | * A végeselem-módszer lépései; |
| − | * | + | * A Maxwell-egyenletek teljes rendszerének ismerete (hullámegyenlet ismerete); |
| − | * | + | * Lineáris hálózatok alapjainak ismerete. |
| − | === | + | === A feladat megoldásának lépései === |
| − | + | Az ANSYS Electronics Desktop elindítását követően, nyissa meg a '''CableHarness_Example.aedt''' fájlt a ''File <math> \to </math> Open'' menü segítségével. <br/> | |
| − | + | Az [https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-q3d-extractor ANSYS 2D Extractor], [https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-hfss ANSYS HFSS] és [https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-electronics-desktop ANSYS Circuit] használatához a ''Help'' menü és a ''YouTube''-on fellelhető videók sok segítséget nyújtanak. | |
| − | == | + | == A feladat definiálása és az eredmények == |
| − | [[File:Cable Evectors.gif|360px|thumb|right|alt= | + | [[File:Cable Evectors.gif|360px|thumb|right|alt=Az elektromos térerősség vektorok a dielektrikumban ''ANSYS 2D Extractor'' környezetben. |Az elektromos térerősség vektorok a dielektrikumban ''ANSYS 2D Extractor'' környezetben. <span style="color:blue">[Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.]</span>.]] |
| − | [[File:CableHarness Circuit.png|360px|thumb|right|alt= | + | [[File:CableHarness Circuit.png|360px|thumb|right|alt=A kábelt tápláló hálózat ''ANSYS Circuit'' szoftverben. | A kábelt tápláló hálózat ''ANSYS Circuit'' szoftverben.]] |
| − | + | Ebben az esetben az egész feladat beállításai már előre definiáltak. Ennek oka, hogy elkerüljük a hosszadalmas beállítást, mert a példa fő célja látni egy nagyfrekvenciás kábel hatását a jármű karosszériájára. Ennek a példának köszönhetően, a hallgatók látni fogják, milyen fontos egy kábel vagy kábelkorbács megfelelő elhelyezése a járművön belül. Itt csak a szimuláció felépítését tekintjük át. | |
| − | + | A feladat három részre bontható: | |
| − | * | + | * A kábel vizsgálata (''ANSYS 2D Extractor''); |
| − | * | + | * A kábel áramkörének összeállítása (''ANSYS Circuit''); |
| − | * | + | * és a karosszéria rádiófrekvenciás vizsgálata a benne elhelyezett kábellel együtt (''ANSYS HFSS''). |
| − | + | A szimuláció elindítása előtt és a futtatás közben, röviden átnézzük a feladat beállításait. | |
| − | + | Azt fontos megjegyezni, hogy az első két példánál adaptív hálófinomítást alkalmaztunk. Azonban az időfüggő feladatoknál ez nem lehetséges, ezért itt is a hálózási műveletekkel kell megfelelő felbontást létrehozni a kellő pontosság eléréséhez. | |
| − | === | + | === A kábel parazita jelenségeinek vizsgálata (''ANSYS 2D Extractor'') === |
| − | ANSYS 2D Extractor | + | ANSYS 2D Extractor segítségével egy harmonikus analízist futtatunk le (''ANSYS Q3D Extractor való a 3D-s feladatokra''), hogy meghatározzuk az RLGC paramétereit (''R'' - ellenállás, ''L'' - induktivitás, ''G'' - átvezetés, ''C'' - kapacitás) ennek a csatolt rendszernek. |
| − | + | Ahogy az ábrán látható, a kábel három érből áll, egy pozitív, egy negatív érből és a földelésből. Az egyes erek szigetelve vannak egymástól. | |
| − | + | A kábelen haladó jel frekvenciája 300 MHz, a szimulációval kapott eredményeket pedig a következő táblázatok foglalják össze. | |
{| width=60% | {| width=60% | ||
| Line 56: | Line 66: | ||
| align=center | | | align=center | | ||
{| class = "wikitable" style = "text-align: center; width: 300px; height: 100px;" | {| class = "wikitable" style = "text-align: center; width: 300px; height: 100px;" | ||
| − | |+ Az érpár | + | |+ Az érpár átvezetése. |
! Vezetés [<math>\mu\text{S}</math>] | ! Vezetés [<math>\mu\text{S}</math>] | ||
! Negatív | ! Negatív | ||
| Line 113: | Line 123: | ||
|} | |} | ||
| − | === | + | === A kábelt meghajtó áramkör (''ANSYS Circuit'') === |
| − | [[File:CableHarsness EField.gif|510px|thumb|right|alt= | + | [[File:CableHarsness EField.gif|510px|thumb|right|alt=Az elektromos térerősség a vezetékben és a jármű karosszériájában ''ANSYS HFSS'' szoftverben. | Az elektromos térerősség a vezetékben és a jármű karosszériájában ''ANSYS HFSS'' szoftverben. <span style="color:blue">[Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.]</span>]] |
| − | + | A földelést, ahogy a neve is mutatja földeljük, míg a másik két eret 50<math>\Omega</math> impedanciával zárjuk le. Az ''ANSYS Circuit'' a kábel leírására a 2D Extractor szimulációból kapott parazita jellemzőket használja. Majd az áramköri szimulációval kapott eredményeket használja az ''ANSYS HFSS'' a szimuláció gerjesztéséhez. | |
| + | |||
| + | A kábel két nem földelt erének gerjesztése szinuszos. A szinuszos jel amplitúdója 0,5V és a második ér 180 fokkal eltolt. | ||
| + | |||
| + | === A karosszéria a kábellel (''ANSYS HFSS'') === | ||
| − | + | ANSYS HFSS (''High Frequency Structure Simulator'') egy háromdimenziós elektromágneses szimulációs szoftver, a legkülönfélébb rádiófrekvenciás eszközök (antennák, radarrendszerek, kommunikációs rendszerekben található nagysebességű elektronikák, vezetést segítő rendszerek (ADAS), műholdak, integrált áramkörök és IoT eszközök) szimulációjára alkalmas. | |
| − | + | A vizsgált példa egy nyitott feladatnak tekinthető, ezért a sugárzási permfeltételt (''Radiation boundary condition'') használjuk a külső felületeken. Majd erre az elrendezésre oldjuk meg a hullámegyenletet. A feladaton belül a jármű karosszériáját véges vezetőképességgel rendelkező felületként vesszük figyelembe és a gerjesztés a kábelből származó beeső tér. | |
| − | |||
| − | |||
| − | + | A szimuláció eredményeként a karosszériában és a kábelen látható az elektromos és a mágneses térerősség. Mindkettő mennyiség jól mutatja a nagyfrekvenciás kábel hatását a járműben. | |
== References == | == References == | ||
{{reflist}} | {{reflist}} | ||
Latest revision as of 19:58, 28 January 2020
|
Kábel vizsgálata | |
|
|
|
| Egy jármű teljes vezetékezése. | A mágneses térerősség a kábel körül és a karosszériában. [Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.] |
|
| |
|
Oktató
|
További oktatók:
|
Contents
A feladat célja
A hallgató megismerje a végeselem-módszer főbb lépéseit, mint a modell előkészítése (geometria elkészítése vagy importálása), anyagparaméterek, peremfeltételek és gerjesztés megadása egy összetett feladat esetében. A példa betekintést ad a kábel vagy kábelkorbács elektromágneses vizsgálatába egy járműipari példán keresztül.
A feladat megoldásához szükséges ismeretek
- A végeselem-módszer lépései;
- A Maxwell-egyenletek teljes rendszerének ismerete (hullámegyenlet ismerete);
- Lineáris hálózatok alapjainak ismerete.
A feladat megoldásának lépései
Az ANSYS Electronics Desktop elindítását követően, nyissa meg a CableHarness_Example.aedt fájlt a File [math] \to [/math] Open menü segítségével.
Az ANSYS 2D Extractor, ANSYS HFSS és ANSYS Circuit használatához a Help menü és a YouTube-on fellelhető videók sok segítséget nyújtanak.
A feladat definiálása és az eredmények
Ebben az esetben az egész feladat beállításai már előre definiáltak. Ennek oka, hogy elkerüljük a hosszadalmas beállítást, mert a példa fő célja látni egy nagyfrekvenciás kábel hatását a jármű karosszériájára. Ennek a példának köszönhetően, a hallgatók látni fogják, milyen fontos egy kábel vagy kábelkorbács megfelelő elhelyezése a járművön belül. Itt csak a szimuláció felépítését tekintjük át.
A feladat három részre bontható:
- A kábel vizsgálata (ANSYS 2D Extractor);
- A kábel áramkörének összeállítása (ANSYS Circuit);
- és a karosszéria rádiófrekvenciás vizsgálata a benne elhelyezett kábellel együtt (ANSYS HFSS).
A szimuláció elindítása előtt és a futtatás közben, röviden átnézzük a feladat beállításait.
Azt fontos megjegyezni, hogy az első két példánál adaptív hálófinomítást alkalmaztunk. Azonban az időfüggő feladatoknál ez nem lehetséges, ezért itt is a hálózási műveletekkel kell megfelelő felbontást létrehozni a kellő pontosság eléréséhez.
A kábel parazita jelenségeinek vizsgálata (ANSYS 2D Extractor)
ANSYS 2D Extractor segítségével egy harmonikus analízist futtatunk le (ANSYS Q3D Extractor való a 3D-s feladatokra), hogy meghatározzuk az RLGC paramétereit (R - ellenállás, L - induktivitás, G - átvezetés, C - kapacitás) ennek a csatolt rendszernek.
Ahogy az ábrán látható, a kábel három érből áll, egy pozitív, egy negatív érből és a földelésből. Az egyes erek szigetelve vannak egymástól.
A kábelen haladó jel frekvenciája 300 MHz, a szimulációval kapott eredményeket pedig a következő táblázatok foglalják össze.
|
| ||||||||||||||||||
|
|
A kábelt meghajtó áramkör (ANSYS Circuit)
A földelést, ahogy a neve is mutatja földeljük, míg a másik két eret 50[math]\Omega[/math] impedanciával zárjuk le. Az ANSYS Circuit a kábel leírására a 2D Extractor szimulációból kapott parazita jellemzőket használja. Majd az áramköri szimulációval kapott eredményeket használja az ANSYS HFSS a szimuláció gerjesztéséhez.
A kábel két nem földelt erének gerjesztése szinuszos. A szinuszos jel amplitúdója 0,5V és a második ér 180 fokkal eltolt.
A karosszéria a kábellel (ANSYS HFSS)
ANSYS HFSS (High Frequency Structure Simulator) egy háromdimenziós elektromágneses szimulációs szoftver, a legkülönfélébb rádiófrekvenciás eszközök (antennák, radarrendszerek, kommunikációs rendszerekben található nagysebességű elektronikák, vezetést segítő rendszerek (ADAS), műholdak, integrált áramkörök és IoT eszközök) szimulációjára alkalmas.
A vizsgált példa egy nyitott feladatnak tekinthető, ezért a sugárzási permfeltételt (Radiation boundary condition) használjuk a külső felületeken. Majd erre az elrendezésre oldjuk meg a hullámegyenletet. A feladaton belül a jármű karosszériáját véges vezetőképességgel rendelkező felületként vesszük figyelembe és a gerjesztés a kábelből származó beeső tér.
A szimuláció eredményeként a karosszériában és a kábelen látható az elektromos és a mágneses térerősség. Mindkettő mennyiség jól mutatja a nagyfrekvenciás kábel hatását a járműben.
