Trước khi nhận ra điều kiện đường biên hay điều kiện nguồn, ta phải nhận dạng đầu tiên vật thể hay bề mặt cho cái mà điều kiện được ứng dụng. Trong phần này, ta sẽ chọn cuộn dây và gán dòng điện cho nó.
a.Chọn cuộn dây(Pick the Coil) Để chọn cuộn dây và nguồn:
+ Nhấp chuột vào Edit/Select/Object/By Clicking.
+ Nhấp phím trái chuột trên cuộn dây (object coil), làm nổi nó.
+ Nhấp phím phải chuột bất kỳ chổ nào trên vùng màn hình để dừng việc chọn cuộn dây.
b. Gán một nguồn dòng cho cuộn dây(Assign a Current Source to the Coil) Để chỉ rõ nguồn dòng đi qua cuộn dây:
+ Nhấp chuột vào Assign/Source/Solid. Tên source1 xuất hiện trong list
Boundary, và NEW xuất hiện gần source1, cho biết rằng source chưa được gán cho object và bề mặt. Fields xuất hiện trong vùng thông tin đường biên tại phần dưới của cửa sổ.
Chương IV: Cài đặt mô hình
+ Cho phép đánh dấu kiểm trong ô Current. + Cho phép chọn nút Total.
+ Nhập 10000 trong ô Value, và nhấp vào Assign. Current thay thếNEW gần source1 trong list Boundary.
4.2.4 Gán đường biên balloon cho Background + Chọn Background
Để chọn Background và đường biên.
• Nhấp chuột vào Edit/Select/Object/By Clicking, và nhấp chuột trái vào bất kỳ nơi nào trên Background.
• Nhấp phím chuột phải để bỏ lệnh.
+ Gán đường biên balloon(Assign Balloon Boundary) Để gán một đường biên balloon cho Background:
• Nhấp chuột vào Assign/Boundary/Balloon. Tên đường biên balloon1 xuất hiện trong ô Name.
• Nhấp chuột vào Assign.
+ Thoát khỏi quản lý đường biên (Exit the Boundary Manager) Để thoát khỏi Boundary Manager:
• Nhấp chuột vào File/Exit. Một cửa sổ xuất hiện với thông báo như sau. “Lưu lại solenoid trước khi đóng”.
• Nhấp chuột vào Yes.
Trở lại menu Executive Commands. Một dấu check xuất hiện cạnh Setup Boundaries/Sources, cho biết rằng bước này đã hoàn thành. Chú ý rằng dấu kiểm cũng xuất hiện cạnh Setup Solution Options.
Bây giờ sẵn sàng cài đặt tính toán lực cho mô hình.
4.3 Cài đặt tính toán lực (Set Up Force Computation)
Mục tiêu cho vấn đề này là xác định lực tác dụng trên lõi thép của cuộn dây từ tính. Để tìm lực trên object này, ta phải chọn object sử dụng lệnh Forceở dưới Setup Executive Parameters. Lực tác dụng trên lõi thép sẽ được tính trong suốt quá trình giải.
Để chọn core object cho tính toán lực:
+ Nhấp chuột vào Setup Executive Parameters. Menu xuất hiện như sau: Force
Core Loss TorqueFlux
LinesPost Processor Macros
Chương IV: Cài đặt mô hình
Nhấp chuột vào Force. Cửa sổ Force Setup xuất hiện. Tất cả object trong mô hình được liệt kê bên trái của cửa sổ. Mô hình thì được trình bày bên phải.
Hình 4.10
+ Chọn object trên object lực được tính — lõi thép một trong hai cách: • Chọn lõi thép từ list Object.
• Nhấp chuột vào object core trong hình học. Cả object và tên của object được nổi bật.
+ Gồm có lõi thép (core object) trong tính toán lực, nhấp Yes gần Include selected objects.
+ Nhấp chuột vào Exit để thoát cửa sổ Force Setup. Xuất hiện bảng thông báo sau:
“Lưu lại trước khi đóng”.
+ Nhấp chuột trái vào Yes để lưu lại cài đặt force và thoát khỏi. Trở lại menu
Chương V: Giải quyết vấn đề
CHƯƠNG V
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 5.1 Xem tiêu chuẩn giải (View Solution Criteria)
Sử dụng tiêu chuẩn mặc định để giải quyết vấn đề cho bài toán cuộn dây từ tính. Để xem tiêu chuẩn giải, nhấp chuột vào Setup Solution Options. Cửa sổSolve Setup xuất hiện như hình 5.1.
Hình 5.1
Khi hệ thống tạo ra một giải pháp, nó được tính toán rõ ràng ô giá trị tại mỗi nút trong mạng lưới và nội suy giá trị tại tất cả những điểm khác trong miềm bài toán.
Để thoát khỏi cửa sổ Solve Setup, nhấp Ok. Trở lại menu Executive Commands.
5.2 Bắt đầu giải (Start the Solution)
Bây giờ ta đã kiểm tra phương pháp giải, bài toán sẵn sàng đểđược giải. Để bắt đầu giải pháp, nhấp chuột vào Solve.
Chương V: Giải quyết vấn đề
• Tạo hệ thống hạn chế mạng lưới phân tử cho cấu trúc cuộn dây từ tính. Một thanh nhãn bắt đầu tạo lưới xuất hiện trong vùng Solution Monitoring tại phần dưới của màn hình.
• Một thanh nhãn Solving Fields xuất hiện trong vùng Solution Monitoring.
• Một nút nhãn Abort xuất hiện gần thanh tiến trình. Ta có thể sử dụng nó để dừng quá trình giải.
• Một thanh nhãn Setting up solution files xuất hiện.
Sau khi hệ thống thực hiện mạng lưới phần tử hữu hạn trường từ tĩnh bắt đầu quá trình giải.
5.3 Kiểm tra cách giải (Monitoring the Solution)
Theo sau sự kiểm tra những thanh lưu phiên trong hộp Solution Monitoring tại phần dưới của menu. Solution Monitoring cho phép ta kiểm tra quá trình của hệ thống giống nó tính toán mỗi thích ứng xảy ra của cách giải từ tĩnh. Một cách định kỳ, giả pháp cũng hiển thị thông báo dưới những thanh tiến trình. Theo bản giải thích một vài thông báo mà có thể xuất hiện:
5.4 Quan sát Convergence Data
Sau khi quá trình giải được hoàn thành, nhấp chuột vào nút Convergence tại phần trên của menu Executive Commands để kiểm tra cách giải. Thông tin
Convergence xuất hiện giống như hình dưới đây.
Chương V: Giải quyết vấn đề
5.4.1 Tiêu chuẩn giải (Solution Criteria)
Thông tin về tiêu chuẩn giải được hiển thị bên trái của convergence display.
Number of passes Hiển thị số bước đã hoàn thành
Target Error Hiển thị giá trị sai số phần trăm
Energy Error Hiển thị sai số năng lượng
Delta Energy Hiển thị sự thay đổi tổng năng lượng giữa hai cách giải trong trường hợp này.
5.4.2 Hoàn thành giải pháp (Completed Solutions)
Thông tin về mỗi cách giải đa được hoàn thành được hiển thị bên phải của màn hình.
Pass Hiển thị con số của cách giải kết thúc. Trong hình trước. Tám bước đã được hoàn thành.
Triangles Hiển thị con số của hình tam giác trong mạng lưới cho một cách giải.
Total Energy (J) Hiển thị tổng năng lượng của một giải pháp là Joules.
Energy Error (%) Hiển thị sai số năng lượng phần trăm của cách giải kết thúc.
Mag Force (N) Hiển thị độ lớn của lực trong lõi thép là Newtons. Lực đã được tính sau mỗi bước.
5.5 Kết thúc quá trình giải (Completing the Solution Process)
Khi quá trình giải đã được hoàn thành, xuất hiện thông báo như sau:
Solution Processđã hoàn thành. Nhấp chuột vào Okđể tiếp tục.
5.6 Xem lại Convergence Data
Nếu convergence data không được hiển thị trên màn hình, nhấp chuột vào Convergence lại.
Chương V: Giải quyết vấn đề
Hình 5.3
5.6.1 Vẽ đồ thị từ Convergence Data
Mặc định, convergence data được hiển thị trong bảng định dạng giống như trình bày trong hình trước. Dữ liệu có thể cũng được hiển thị bằng đồ thị.
Để vẽđộ lớn của lực được tính suốt mỗi bước:
Nhấp chuột vào Convergence Display/Plot Force từ phần dưới của vùng hiển thị.
Chương V: Giải quyết vấn đề
Hiển thị dữ liệu bằng đồ thị thường thực hiện dễ hơn. Trường hợp ở trên, đường cong bắt đầu khựng lại sau mỗi bước giống như tổng lực bắt đầu để trở nên ổn định.
Tùy ý, sử dụng những lệnh khác ở dưới Convergence Display: Plot triangles, Plot total Energy, Plot Percent Error Energy, Plot Force.
5.6.2 Xem số liệu thống kê (Viewing Statistics )
Nhấp chuột vào Profile từ phần trên của menu Executive Commands để xem tính toán trong suốt quá trình giải.
Hình 5.5
Lần này quá trình giải bắt đầu hiển thị tại phần trên hộp. Theo sau thông tin được hiển thị cho mỗi bước cách giải field và mạng lưới các bước tinh vi mà được hoàn thành.
Chương VI: Phân tích giải pháp
CHƯƠNG VI
PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP 6.1 Xem Force Solution
Bây giờ cách giải được hoàn thành, kiểm tra kết quả tính toán lực.
Để quan sát kết quả lực, nhấp chuột vào Solutions/Force. Giá trị lực cuối cùng được tính trong suốt quá trình giải xuất hiện dưới đây.
Hình 6.1
• Object mà được chọn để tính toán lực — trong trường hợp này, lực tính trên lõi thép được liệt kê dưới Force Setup Objects.
• Kết quả của bài giải lực (hợp lực) được cho dưới Force Value đơn vị (newtons). Lực thực trên cuộn dây là khoảng chừng 55.3365 Newtons. Tác động theo chiều âm của trục z (đặt lõi thép vào cuộn dây từ tính). Không có hợp lực theo chiều r.
6.2 Truy cập Post Processor
Nhấp chuột vào Post Process/Nominal problem. Cửa sổ 2D Post Processor xuất hiện như hình 6.2.
Chương VI: Phân tích giải pháp
Hình 6.2
6.3 Vẽ đồ thị từ trường (Plot the Magnetic Field)
+ Nhấp chuột vào lệnh Post/Plot. Cửa sổ xuất hiện như hình 6.3.
Hình 6.3
+ Nhấp chuột vào bên cạnh Mag B để trở thành . + Nhấp chuột vào đồ thị xuất hiện như hình 6.4.
Chương VI: Phân tích giải pháp
Hình 6.4
6.4 Vẽ đồ thị cường độ điện trường
Để vẽđồ thị mật độ từ thông:
+ Nhấp chuột vào bên cạnh Mag H để trở thành . + Nhấp chuột vào đồ thị xuất hiện như hình 6.5.
Hình 6.5
6.5 Vẽ đồ thị B vector
+ Nhấp chuột vào bên cạnh B vector để trở thành . + Nhấp chuột vào đồ thị xuất hiện như hình 6.6.
Chương VI: Phân tích giải pháp
6.6 Vẽ đồ thị H vector
+ Nhấp chuột vào bên cạnh Hvector để trở thành . + Nhấp chuột vào đồ thị xuất hiện như hình 6.7.
Hình 6.7
6.7 Thoát khỏi Post Processor
+ Nhấp vào File/Exit từ xử lý dữ liệu nhập vào. Một cửa sổ với dấu nhắc sau đây xuất hiện.
Thoát khỏi Post Processor.
+ Nhấp chuột vào Yes. Cửa sổExecutive Command xuất hiện.
Phần III: Điện trường tĩnh
PHẦN III
Chương I: Giới thiệu chung
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH 1.1 Vấn đề tạo mô hình mẫu
Sau đây bắt đầu phần mềm và giới thiệu ở cửa sổExecutive Command. Bước chỉ dẫn này xuyên suốt trong quá trình cài đặt, cách giải, và phân tích đơn giản bài toán tĩnh điện. Bài toán ví dụ tiêu biểu, trình bày ở dưới
+ Hai mirostrip.
+ Substrate (chất nền). + Ground Plane (mặt đáy).
Hình 1.1
1.2 Thủ tụcchung (General Procedure)
Sau đây là thủ tục chung để mô phỏng bài toán.
+ Sử dụng lệnh Solverđể chọn những vấn đề dưới đây: Electrostatic Magnetostatic Eddy Current DC Conduction AC conduction Eddy Exial
+ Sử dụng lệnh Drawing để chọn toạđộ cho mô hình:
XY Plane Mặt phẳng toạđộ XY (tọa độ Dercat).
RZ Plane Mặt phẳng toạđộ RZ (tọa độ cực).
+ Sử dụng lệnh Define Model/Draw Model để truy cập 2D Modeler và dùng để vẽ mô hình. Cửa sổ2D Modeler xuất hiện như hình1.2.
Chương I: Giới thiệu chung
Hình 1.2
+ Sử dụng lệnh Setup Meterialđể chỉ định vật liệu cho tất cả các vật trong mô hình.
+ Sử dụng lệnh Setup Boundaries/Sourcesđểđịnh nghĩa đường biên và nguồn cho bài toán.
+ Sử dụng lệnh Setup Executive Parameter để chỉ định mô phỏng cho việc tính toán các vấn đề sau:
Matrix (điện dung, độ tự cảm, độ dẫn nạp, trở kháng, hay ma trận độ dẫn)
Force Torque Flux Linkage Current Flow
+ Sử dụng lệnh Setup Solution Optionđể đặt thông số cho quá trình giải. + Sử dụng lệnh Solve/Nominal Problem để giải.
+ Sử dụng lệnh Post Process/Nominal Problem để truy cập cửa sổ 2D Post Processor. Dùng để vẽđồ thị.
Chương I: Giới thiệu chung Yes YesYes No Chọn Solve và Drawing Vẽ mô hình và chỉ rõ nhóm vật thể Gán đặc tính vật liệu Tính toán
Yêu cầu lực, mô men, điện dung, độ tự cảm, độ dẫn nạp, trở kháng, từ thông móc vòng, độ
dẫn, hay dònh đổ vào được tính trong quá
trình giải quyết
Thiết lập giải pháp tiêu chuẩn chọn lọc mắt lưới
Giải pháp chung
Kiểm tra thông số giải: quan sát thông tin giải, hiển thị vùng đồ thị và ứng
Chương II: Tạo thiết kế cho microtrip
CHƯƠNG II
TẠO DỰ ÁN CHO MICROTRIP 2.1 Truy cập Maxwell Control Panel
Truy cập Maxwell, phải mở trước Maxwell Control Penal
Để bắt đầu Maxwell Control Panel, Ta thực hiện một trong các bước sau đây. •Sử dụng Start menu để chọn Programs/Ansoft/Maxwell.
•Nhấp phím trái chuột hai lần lên biểu tượng Maxwell.
Maxwell Control Panel xuất hiện như hình 2.1.
Hình 2.1
2.2 Truy cập Project Manager
Để truy cập Project Manager, nhấp chuột vào PROJECT từMaxwell Control Panel. Cửa sổProject Manager xuất hiện như hình 2.2
Chương II: Tạo thiết kế cho microtrip
2.3 Tạo một thư mục project
Để thêm vào thư mục Project, thực hiện lệnh trong Project Manager:
+ Nhấp chuột vào Add từ list Project Directeries. Hộp thoại Add a new project directory xuất hiện như hình 2.3.
Hình 2.3
+ Nhập vào tên thư mục cần thêm vào trong ô Alias.
+ Chọn Make New Directory gần phần dưới cùng của cửa sổ. + Chọn Ok.
Ta trở lại cho Project Manager, và tên thư mục nhập vào xuất hiện trong list
Project Directory.
2.4 Tạo một Project mới
Để tạo một project mới.
+Trong Project Manager, nhấp chuột vào New trong list của project. Enter project name and select project type xuất hiện như hình 2.4.
+ Nhập vào tên dự án mới vào trong ô Name.
+ Nếu Maxwell 2D Version 8 không xuất hiện trong ô Type, thì ta thực hiện như sau.
• Nhấp chuột vào nút danh sách trong ô Type. • Nhấp chuột vào Maxwell 2D version 8.
Chương II: Tạo thiết kế cho microtrip
Hình 2.4 + Tuỳ ý nhập tên trong ô Created By.
+ Nhấp chuột Ok. Cửa sổ Maxwell 2D xuất hiện như hình 2.5
Chương III: Truy cập phần mềm
CHƯƠNG III
TRUY CẬP PHẦN MỀM
3.1 Mở một project mới và chạy mô phỏng (Open the New Project and Run the Simulator) Simulator)
Để chạy Maxwell , nhấp chuột trái vào Open trong vùng project. Xuất hiện menu Maxwell 2D Executive Command.
Hình 3.1
3.2 Cửa sổ Executive Command
Cửa sổ Executive Command được phân biệt thành hai bộ phận: menu
Executive Command, vùng hiển thị.
3.2.1 Menu Executive Command
Menu Executive Command hoạt động cho mỗi bước tạo mô hình và giải thích bài toán mô hình. Ta chọn module qua menu Executive Command, và trở lại phần
Chương III: Truy cập phần mềm
miềm ở menu này khi ta đã hoàn thành. Ta cũng xem quá trình giải quyết qua menu này.
3.2.2 Vùng hiển thị
Vùng hiển thị cho thấy hình của project trong một cửa sổ mô hình hay giải pháp cho bài toán chỉ một lần giải quyết đã sinh ra. Từ khi chưa vẽ mô hình, vùng này trống.
Zoom In Phóng to. Zoom Out Thu nhỏ.
Fit All Làm đầy màn hình. Fit Drawing Hiển thị toàn bộ vùng vẽ.
Fill Solids Hiển thịđối tượng dưới dạng vật rắn. Wire Frame Hiển thịđối tượng dưới dạng khung dây.
Chương IV: Tạo mô hình
CHƯƠNG IV
TẠO MÔ HÌNH
4.1 Chỉ rõ loại giải pháp và mặt phẳng bản vẽ
Chọn Electrostatic trong ô Solver và chọn XY Plane trong ô Drawing như hình 4.1
Hình 4.1
4.2 Truy cập 2D Modeler
Để vẽ mô hình hình học, sử dụng mô hình 2D, mô hình cho phép ta tạo nhiều cấu trúc 2D.
Để truy cập 2D Modeler, nhấp chuột vào Define Model/ Drawing Model. 2D Model xuất hiện như hình 4.2.
Chương IV: Tạo mô hình
Hình 4.2
4.3 Mô hình microstrip (the microstrip model)
Sử dụng các kích thước sau đây, kích thước đã cho trong mils (bằng 1/6400 của 360 độ), để tạo mô hình hình học của microstrip ta sử dụng mô hình sau
4.4 Cài đặt bản vẽ (Set up the drawing region)
Bước đầu tiên chỉ rõ đơn vị bản vẽđể sử dụng trong việc tạo mô hình. Cài đặt miền bản vẽ:
• Nhấp phím trái chuột vào Model/Drawing Units. Cửa sổ Drawing Units xuất hiện như hình 4.2.
• Chọn mils từ list, và sau đó nhấp phím trái chuột vào nút Rescale to new units radio, nếu nó không được chọn.
Chương IV: Tạo mô hình
Đơn vị được thay đổi từ mm tới mils, và mils bây giờ xuất hiện gần UNITS trong thanh trạng thái tại phần dưới của sổ modeling.
Hình 4.2
4.5 Tạo mô hình
4.5.1 Tạo nền (Create the substrate) a. Vẽ một hình chữ nhật
Để tạo hình chữ nhật tượng trưng cho nền (substrate): + Nhấp phím trái chuột vào Object/Rectangle. + Nhập toạđộ (-20,0) vào ô U và V.
+ Nhập toạđộ (20,-4) vào ô U và V. + Nhấp Enter .
b. Gán tên và màu cho nền (substrate)
+ Kiểu nền (substrate) trong Name field. Đừng ấn Return. + Nhấp phím trái chuột vào ô vuông gần Color.
+ Nhấp phím trái chuột vào hộp màu xanh trong bảng màu.
Hình 4.3 + Nhấp Ok.
Bây giờ object xuất hiện trong vùng bản vẽ giống như trình bày sau đây. Object