شبيه سازي مدارهاي الکترونيکي در سيمولينک-2

در شماره قبل به معرفي جعبه ابزار Simscape با هدف شبيه سازي مدارهاي الکترونيکي پرداخته شد و با انواع المان هايي که در اين جعبه ابزار وجود دارند آشنا شديد. در اين شماره قصد داريم با ذکر يک مثال، نحوه استفاده از قطعات الکترونيکي و پياده سازي  يک مدل الکترونيکي را مورد بررسي قرار داده و در محيط سيمولينک شبيه سازي کنيم.

فرض کنيد که يک مدار ترانزيستوري به صورت اميتر مشترک مانند شکل 1 وجود دارد و مي خواهيم با استفاده از جعبه ابزار Simscape در MATLAB به شبيه سازي اين مدل بپردازيم.
همانطور که در شکل (1) مشاهده مي کنيد در اين مدار قطعات مختلفي مانند مقاومت، خازن، ترانزيستور، منبع تغذيه، زمين، منبع ولتاژ AC، سنسور ولتاژ و بلوک PS-S که سيگنال ورودي را به سيگنال قابل نمايش در سيمولينک تبديل مي کند، استفاده شده است. براي آشنايي با نحوه دسترسي به بلوک هاي مورد نياز و همچنين تعداد اين بلوک ها مي توانيد به جدول1 مراجعه کنيد.

در ادامه با توجه به بلوک هاي معرفي شده در جدول (1) به ساخت مدار ترانزيستوري نشان داده شده در شکل (1) در محيط سيمولينک پرداخته مي شود. به اين منظور دستور simulink را در محيط Command window تايپ کنيد تا پنجره کتابخانه سيمولينک باز شود. سپس Ctrl+N را انتخاب کرده تا يک مدل جديد جهت شبيه سازي باز شود. مي توانيد اين مدل را ابتدا به يک نام دلخواه به طور مثال Electronic_Model ذخيره کنيد. حال نوبت آن است که بلوک هاي معرفي شده را طبق آدرس هاي ذکر شده وارد مدل کنيد.

وارد کردن منبع ولتاژ AC به مدل

براي وارد کردن منبع ولتاژ AC به مدل طبق شکل (2) مراحل را طي کنيد تا اين بلوک وارد مدل شود. با توجه به اين که ورودي يک موج سينوسي با دامنه يک ولت و فرکانس 60 هرتز است، بر روي بلوک دبل کليک کنيد تا پنجره تنظيمات به صورت شکل (3) باز شود، در اين پنجره در قسمت peak amplitude عدد يک و در قسمت frequency عدد 60 را وارد کنيد و در انتها روي OK کليک کنيد.

اضافه کردن مقاومت و خازن به مدل براي وارد کردن مقاومت و خازن به مدل طبق شکل (4) مسير نشان داده شده را طي کنيد تا اين بلوک ها وارد مدل شوند و سپس به منظور مقدار دهي مناسب اين بلوک ها مي توانيد روي بلوک ها دبل کليک کنيد تا با توجه به اندازه اين بلوک ها، مقادير متفاوت انتخاب شود. اگر بر روي بلوک مقاومت دبل کليک کنيد مي توانيد مقدار مقاومت را به اهم، کيلو اهم، مگا اهم و گيگا اهم تغيير دهيد و اگر بر روي خازن دبل کليک کنيد مي توانيد مقدار خازن را با فاراد، پيکو فاراد، نانو فاراد، ميکروفاراد و ميلي فاراد تغيير دهيد. براي تغيير جهت دادن هر بلوک نيز مي توانيد هر بلوک را انتخاب کرده و Ctrl+R را فشار دهيد.

اضافه کردن ترانزيستور N-Channel JFET به مدل
براي وارد کردن ترانزيستور N-Channel JFET مانند مسير نشان داده در جدول(1) مراحل را طي کنيد تا ترانزيستور وارد مدل شود و طبق شکل (2) سيم کشي بين بلوک ها را انجام دهيد تا شکل (5) توليد شود.

وارد کردن منبع تغذيه و زمين به مدل
براي کامل کردن مدل نياز است مدل پياده سازي شده در شکل (5) متصل به منبع تغذيه و زمين شود. براي وارد کردن اين دو بلوک مي توانيد مسير نشان داده شده در جدول (1) مرتبط با هر بلوک را طي کرده و اين دو بلوک را وارد مدل کنيد. با توجه به اين که مقدار ولتاژ منبع تغذيه 16 ولت در نظر گرفته شده است، بايد بر روي بلوک Positive Supply Rail دبل کليک کنيد و در قسمت Constant voltage مقدار 16 را وارد کنيد. توجه داشته باشيد مقادير ولتاژ مي تواند بر حسب ولت، ميلي ولت يا کيلو ولت انتخاب شود. براي بلوک زمين نيز مسير مشخص شده براي اين بلوک را طي کنيد و يک بلوک GND وارد مدل کنيد.

وارد کردن بلوک سنسور ولتاژ و مبدل سيگنال ورودي به سيگنال قابل نمايش براي

سيمولينک
براي نمايش ورودي و خروجي مدار نياز است از بلوک هاي سنسور ولتاژ و مبدل سيگنال ورودي به سيگنال قابل نمايش براي سيمولينک استفاده شود. بنابراين طبق مسير هاي ذکر شده براي اين بلوک ها، مراحل مورد نظر را طي کنيد و اين بلوک ها را وارد مدل کنيد. هر قسمت از مدار که مي خواهيد در Scope نمايش داده شود را به بلوک سنسور ولتاژ وصل کنيد. سنسور ولتاژ داراي دو خروجي است بنابراين يک سر بلوک سنسور ولتاژ (V) را به ورودي بلوک مبدل سيگنال به سيگنال قابل نمايش براي سيمولينک وصل کرده و يک سر ديگر را به زمين متصل کنيد و در انتها خروجي، بلوک مبدل را به دو Scope متصل کنيد تا ورودي و خروجي نمايش داده شود. براي حل مدار شرح داده نياز است بلوک نيز Solver Configuration طبق مسير ذکر شده براي اين بلوک در جدول (1)، به مدل اضافه شود و ورودي آن را به GND وصل کنيد. پس از ساخت مدل کافي است زمان پايان شبيه سازي را بر روي 0/1 قرار دهيد و بر روي Run کليک کنيد تا تصاوير ورودي و خروجي به صورت شکل(6) نشان داده شود.