آموزش متمتیکا

آموزش نرم افزار متمتیکا

آموزش متمتیکا

آموزش نرم افزار متمتیکا

  • ۰
  • ۰

توضیحات در ادامه ی مطلب

در این برنامه قصد داریم روابط حاکم بر دیودهارو با نرم افزار متمتیکا بررسی کنیم .

در کلی ترین حالت رابطه ی زیر برای دیودها حاکم است :



Vi ولتاژ ورودی ، Va  ولتاژ خروجی ، R مقاومت و  q، T ، k و Io به ترتیب بار الکتریکی الکترون ، دمای محیط (برحسب کلوین) ، ثابت بولتزمن و جریان اولیه هستند.



همون طور که میبینید در این فرمول ما 2 تا ثابت جهانی داریم ؛ بار الکترون ، و ثابت بولتزمن . بنابراین ابتدا باید توابع ثابتهای فیزیکی رو فراخوانی کنیم . Physical Constants اسم این کتابخانه (یا تابع) در متمتیکاس که ثابتهای فیزیکی درون اون قرار دارن. به نحوه ی فراخوانی کتابخانه توجه کنید .

خب ، با این تفاسیر ثابت بولتزمن رو k و بار الکتریکی الکترون رو q تعریف میکنیم . دقت کنید که  فراخوانی کتابخانه ی ثوابت فیزیکی به این معنی نیست که شما بنویسید k یا q و متمتیکا متوجه بشه که شما منظورتون ثابت بولتزمن و بار الکتریکی الکترون بوده . بلکه با این فراخوانی این کتابخانه متمتیکا متوجه میشه که اگه شما نوشتید BoltzmannConstant یعنی ثابت بولتزمن یا اگر نوشتید ElectronCharge یعنی بار الکترون .

همونطور که مشاهده میفرمایید من در ابتدای برنامه کتابخونه ی دیگه ای رو به نام Units هم فراخوانی کردم ؛ این کتابخانه همونطور که از اسمش پیداس واحدهارو به برنامه ی ما تعریف میکنه . بعنوان مثال تا قبل از فراخوانی این کتابخونه ، واحدها (متر ، لیتر ، کولن ، کیلوگرم و . . . ) برای متمتیکا ناشناخته س . میپرسید چرا این کتابخونه ی واحدهارو فراخوانی کردیم؟ چونکه وقتی شما BoltzmannConstant یاElectronCharge رو تعریف میکنید ، متمتیکا واحد این مقادیر رو هم بعدش مینویسه . برای اینکه به این ماجرا پی ببرید بعد از اجرای کتابخونه ها ، یه نوت بوک (محیط کاری) دیگه باز کنید و در اونBoltzmannConstant یا ElectronCharge رو بنویسید و اجرا کنید .

من تو برنامه ای که براتون قرار دادم خاستم که از شر واحد ها خلاص شم ؛ چرا؟ چونکه اگر بخایم این ثابتهارو هرجایی به کار ببریم ، واحد اون ثابت رو هم جلوش مینویسه و برای ما دردسر ساز میشه و برنامه واحد رو مثل یه نوشته میبینه و مثل این میمونه که شما درون یه معادله یه کلمه نامفهوم و از قبل تعریف نشده بزارید . برای همینم دستور ، جواب مورد نظر رو نمیتونه بده . بنابراین وقتی ثابت بولتزمن و بار الکتریکی رو تعریف میکنیم ، اون ثابت رو در معکوس واحدش هم ضرب میکنیم تا ثابت بدون واحد بشه .

ابتدا تغییرات جریان نسبت به ولتاژ ورودی رو بدست میاریم و ترسیم میکنیم ؛ اینکار رو ابتدا با تعریف تابعی از ولتاژ و دما ، سپس رسم اون انجام میدیم . دقت کنید که طرف چپ تابعمون همون جریان الکتریکیه ؛ به فرمول اصلی توجه کنید

دلیل اینکه دما روهم به عنوان متغییر در این تابع آوردم اینه که بتونیم این تغییرات رو در دماهای دیگه هم ببینم . بعنوان مثال برای رسم تابع ، من دمارو دمای اتاق (20 درجه سانتی گراد که برابر 293 درجه ی کلوین هست) قرار دادم .

توجه کنید ، اسم تابع رو diode گزاشتم که اسمی دلخواه هست .

اهمیت حل این معادله در بدست آوردن ولتاژ خروجی و پی بردن به ارتباط اون با ولتاژ ورودی است . اما مشکل اینجاست که این معادله بصورت عادی قابل حل نیست !

برای رفع این مشکل باید اون رو حل عددی کرد ، یعنی هی به متغییر مقدار بدیم و جواب رو محاسبه کنیم ، با تکرار این عمل و رسم زوج عددهای بدست اومده (مقدار متغیر و حاصل معادله) میشه به رفتار تابع و نقاط قطع محورها پی برد .

بنابراین من از FindRoot که دستوری برای حل عددی هست استفاده کردم .

از اونجایی که ولتاژ خروجی ثابت خواهد موند ، ما معادله رو با مقادیر دلخواه و معمول آزمایشگاه حل میکنیم ، یعنی ولتاژ ورودی رو 12 ، دمارو 20 درجه سانتی گراد (293 درجه کلوین) و مقاومت رو 100 اهم در نظر میگیرم . بنابراین در این معادله Va که تنها مجهول ماهستش به روش حل عددی بدست میاد .

خب حالا تابعی تعریف میکنیم که Va و Vi (ولتاژ خروجی و وردی) رو بهم مرتبط کنه .

با تعریف این تابع (Va(Vi_,R_,t_)  ) و رسم اون متوجه میشیم که دیود از ولتاژی خاص بعنوان یکسو کننده ی جریان عمل میکنه و ولتاژهای حدود 5/0 ولت به بالارو قطع میکنه.

مواردی در این برنامه وجود داشت مثل =: یا == یا [[1]] که بارها و بارها در برنامه های قبلی توضیح دادم .

نظرات (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است

ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
تجدید کد امنیتی