Gsr

Plugin GSR

• Zeichnet lineare elektrische Schaltungen für Gleichspannung.
• Besteht die Schaltung nur aus linearen Elementen, dann liefert das Plugin auch das mathematische Modell in Form von Maxima-Befehlen.

siehe auch: Plugins

Definition der Schaltung

Schaltungselemente

Die Schaltung wird im Plugindialog über einen String(Zeichenkette) definiert, wobei folgende lineare Bauteile definiert sind:

Name	Bedeutung	Symbol
R	Widerstand
C	Kondensator
L	Induktivität
LL	Leerlauf oder Unterbrechung
KS	Drahtbrücke oder Kurzschluss
DB	Drahtbrücke ohne besondere Funktion
U	Spannungsquelle
UR	Spannungsquelle in Rückwärtsrichtung
UW	Wechselspannungsquelle
UWR	Wechselspannungsquelle in Rückwärtsrichtung
BAT	Batterie als Spannungsquelle
BATR	Batterie als Spannungsquelle in Rückwärtsrichtung
I	Stromquelle
IR	Stromquelle in Rückwärtsrichtung
A	Amperemeter
AR	Amperemeter in Rückwärtsrichtung
V	Voltmeter
VR	Voltmeter in Rückwärtsrichtung
Par(R,R)	Parallelschaltung von zwei Widerständen
Ser(R,R)	Serienschaltung von zwei Widerständen
B(R1,R2,R3,R4,R5)	Brückenschaltung von 5 Bauelementen
B(R)	Brückenschaltung von 5 Widerständen mit verschiedenen Werten

Folgende Bauteile, welche nicht mit Maxima berechnbar sind, sind ebenfalls definiert:

Name	Bedeutung	Symbol
D	Diode
DR	Diode in Rückwärtsrichtung
ZD	Zenerdiode
ZDR	Zenerdiode in Rückwärtsrichtung
LED	LED
LEDR	LED in Rückwärtsrichtung
Lamp	Glühbirne
X	Glühbirne
NTC	NTC-Widerstand
PTC	PTC-Widerstand
VDR	VDR-Widerstand
S	Schalter als Schließer
O	Schalter als Öffner

Die Verschaltung der Bauelement erfolgt über die folgenden Operatoren:

Zusammenschaltung von Zweipolen

Schaltung	Bedeutung	Beispiel	Bild
einzelner Zweipol als Serienschaltung	Wird horizontal dargestellt und ohne Beistrich definiert	R+C
einzelner Zweipol als Parallelschaltung	Wird horizontal dargestellt und ohne Beistrich definiert	R*C
senkrechter Zweipol	führt bei einigen Berechnungen noch zu Fehlern!	,R+C
Links offene Schaltung mit einer Eingangsspannung Ue und zwei Bauteilen	beginnt mit einem Komma	,R,C
Spannungsquelle mit zwei Bauteilen		U,R,C
Vierpol		,R,C,,
Vierpol mit 3 Elementen		,R1,R2,R3,
Vierpol als T-Glied		,R1,R2,,R3,LL
Vierpol als Pi-Glied		,,R1,,R2,R3,,
Zweipol mit mehreren Elementen		,R1,R2,R3,R4,R5,R6

angezeigte Spannungen und Ströme

• Die angezeigten Ströme und Spannung können nach der Schaltungsdefinition durch einen Strichpunkt getrennt erfolgen.
• Sie werden einfach durch Beistrich getrennt angegeben Folgenden Definitionen sind hierbei möglich:

Die Operatoren -!? können auch nach einer Änderung mit > zusätzlich verwendet werden wie zB: UR4>x!

Beispiele

Definition	Schaltung
U,R,R,A;UR1,UR2,IR1>1,IA1-
U,R,R,A;UR1,UR2,IR1>1,IA1-,A1:.,R2:Rx,URx>x
,R,R;Ue?,Ie-,UR1?,UR2>a

Datensätze

• Das Plugin erstellt automatisch beim Beenden des Plugin-Editors die benötigten Datensätze
• Für alle Bauteilwert darf aktuell nur ein reeller und kein komplexer Wert verwendet werden
• Für Bauteile kann man den zugehörigen Datensatz löschen und durch eine Berechnung in Maxima überschreiben (Der Datensatz wird aber dann aktuell jedesmal wenn man in den Plugin-Dialog wechselt neu angelegt -> Bug)

Verwendung des Plugins in der Frage

Einfügen von Angabewerten

Im Frageeditor kann man mit der rechten Maustaste und Plugin-Angabe die Angabe für alle generierten Datensätze in den Fragetext einfügen lassen.
Wird später das Plugin verändert wird dieser Test nicht automatisch nachgeführt. Er muss dann entweder gelöscht und neu eingefügt, oder händisch angepasst werden.

Beispiel:

Schaltung	Angabe
	$U_{Q1}={UQ1}$, $R_{1}={R1}$, $C_{1}={C1}$

Einfügen von Graphiken

Eine Graphik kann durch das Plugin-Tag

[PIG pluginname "typ parameter"/](PIG pluginname "typ parameter"/)

im Fragetext eingefügt werden. Dies erfolgt entweder direkt über die Eingabe des Textes oder über die rechte Maustaste im Fragetext-Editor.

Folgende Parameter können angegeben werden:

Zeichenelemente des Plot-Plugins

Durch Strichpunkt getrennt können auch die Zeichenelemente des Plot-Plugins eingefügt werden.

Das Koordinatensystem des Bildschirmfensters hat den Nullpunkt links unten.

Die positive horizontale Achse geht von links nach rechts von 0 bis 100 und bei Schaltungen von 0 bis zur Schaltungsbreite wobei ein Widerstand eine Länge von 3 hat.

Die postitive vertikale Achse reicht unten nach oben und beginnt unten bei 0. Der maximale Wert ist abhängig vom Seitenverhältnis des Fensters.

Beispiele:

Plugin-Definition	PIG-Tag	Bild
,R,R,,R,LL;Ia	S w,w50;loop(2.5,1.5,0.6,tex=”I”);loop(7.5,1.5,0.6,tex=”II”);circle(5,4,0.3,color=red);text(5,4.7,tex=”III”)

Maximafeld

Im Maximafeld kann ein Satz von Berechnungsformeln für das Plugin über den Tag

[pluginname/](PIM)

automatische eingefügt werden. Dieses Tag kann auch über die rechte Maustaste im Maximafeld eingefügt werden. Das PIM-Tag wird vor der Maxima-Berechnung automatisch durch die Formeln des Plugins ersetzt.

Folgende Variablen werden im Maxima-Feld definiert und können für das Ergebnis verwendet werden:

Werden in der Schaltung Induktivitäten oder Kapazitäten verwendet werden alle Ströme und Spannungen im Laplace-Bereich und im Gleichstromarbeitspunkt berechnet.

Werden in der Schaltung Schalter verwendet, so werden alle notwendigen Größen für Schaltvorgänge berechnet.

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