|
|
| Line 41: |
Line 41: |
| | | | |
| | == A szimulációval kapott eredmények == | | == A szimulációval kapott eredmények == |
| − | [[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=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 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%
| |
| − | |-
| |
| − | | align=center |
| |
| − | {| class = "wikitable" style = "text-align: center; width: 300px; height: 100px;"
| |
| − | |+ Az érpár átvezetése.
| |
| − | ! Vezetés [<math>\mu\text{S}</math>]
| |
| − | ! Negatív
| |
| − | ! Pozitív
| |
| − | |-
| |
| − | ! Negatív
| |
| − | | 48.46 || -24.23
| |
| − | |-
| |
| − | ! Pozitív
| |
| − | | -24.23
| |
| − | | 48.46
| |
| − | |}
| |
| − | | align=center |
| |
| − | {| class = "wikitable" style = "text-align: center; width: 300px; height: 100px;"
| |
| − | |+ Az érpár kapacitása.
| |
| − | ! Kapacitás [<math>\mu\text{F}</math>]
| |
| − | ! Negatív
| |
| − | ! Pozitív
| |
| − | |-
| |
| − | ! Negatív
| |
| − | | 117.269 || -58.634
| |
| − | |-
| |
| − | ! Pozitív
| |
| − | | -58.634
| |
| − | | 117.268
| |
| − | |}
| |
| − | |-
| |
| − | | align=center |
| |
| − | {| class = "wikitable" style = "text-align: center; width: 300px; height: 100px;"
| |
| − | |+ Az érpár ellenállása.
| |
| − | ! Ellenállás [<math>\Omega</math>]
| |
| − | ! Negatív
| |
| − | ! Pozitív
| |
| − | |-
| |
| − | ! Negatív
| |
| − | | 1.912 || 0.941
| |
| − | |-
| |
| − | ! Pozitív
| |
| − | | 0.941
| |
| − | | 1.895
| |
| − | |}
| |
| − | | align=center |
| |
| − | {| class = "wikitable" style = "text-align: center; width: 300px; height: 100px;"
| |
| − | |+ Az érpár induktivitása.
| |
| − | ! Induktivitás [<math>\mu\text{H}</math>]
| |
| − | ! Negatív
| |
| − | ! Pozitív
| |
| − | |-
| |
| − | ! Negatív
| |
| − | | 0.134 || 0.067
| |
| − | |-
| |
| − | ! Pozitív
| |
| − | | 0.067
| |
| − | | 0.134
| |
| − | |}
| |
| − | |}
| |
| − |
| |
| − | === A kábelt meghajtó áramkör (''ANSYS Circuit'') ===
| |
| − | [[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 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}} |
A hallgató megismerje a végeselem-módszer főbb lépéseit, mint a modell előkészítése (geometria elkészítése vagy importálása), anyagparaméterek, peremfeltételek és gerjesztés megadása egy négyszög keresztmetszetű csőtápvonal esetében. A szimuláció beállításai és eredményei elősegítsék a más tárgyakból tanult elméleti ismeretek elmélyülését.
A feladat megoldása során azzal nem foglalkozunk, milyen módon lehet a csőtápvonalba jelet juttatni.
A geometria elkészítését és a beállításokat a feladathoz készült YouTube videóban részletezem.
Azonban egy csőtápvonal szimulációja előtt érdemes meghatározni a vágási frekvenciát (vagy határfrekvenciát, ami alatt nincs hullámterjedés a csőtápvonalban). A vágási frekvencia a következő összefüggéssel határozható meg:
