Software: SimX - Nadelantrieb - Wirkprinzip - Elektromagnet

Magnet-Geometrie

• Die Zusammenhänge zwischen der Geometrie und den Parametern der konzentrierten Elemente des Antriebs sollen als neuer Element-Typ "MagnGeo" lokal im Modell definiert werden.
• Der Modell-Explorer verfügt über zwei Registerkarten:
  • Komponenten = alle Bestandteile der Modellstruktur (Elemente und Connection)
  • Typen = lokale Elementtypen analog zu den externen Typen der Modell-Bibliothek
• Der Aufruf des Typ-Designers erfolgt im Modell-Explorer in der Registerkarte "Typen" über das Kontextmenü des Modells (rechte Maus auf Modell-Namen):
  
• Wir tragen den Namen MagnGeo und einen sinnvollen Kommentar ein:
  
• 
  Für das grafische Symbol soll ein 16-Farben-Bitmap der Größe 61x61 Pixel erzeugt werden (z.B. stilisierter Schnitt durch obigen Topfmagnet). Die Farbe "Magenta" wird vom Type-Designer als transparenter Hintergrund interpretiert:
  • Das Symbol könnte man im Type-Designer direkt bearbeiten, nachdem man zuvor die gewünschte Symbolgröße eingestellt hat.
  • Komfortabler geht es mit einem separaten Malprogramm, z.B. dem Windows-Zubehör PAINT.
  • Am einfachsten geht es in unserem Fall, wenn man das Bild aus dieser Anleitung benutzt!
  • Die separate Bilddatei öffnet man dann im Typdesigner als Symbol.
    Datei:Software SimX - Nadelantrieb - Wirkprinzip - typedesigner-anschluss.gif
• Unter Anschlüsse soll die maximal mögliche Kraft Fmax als Signalausgang definiert werden.
• Damit kann man dann später in der Modellstruktur eine Verbindung zum Impulsgenerator herstellen.
• Die Position des Signals am Symbol kann man innerhalb des Rasters frei bestimmen (Drag&Drop).
• Unter Komponenten weisen wir dem Signalausgang zuerst noch die physikalische Einheit Kraft zu. Das ist möglich, weil Signalausgänge innerhalb der Komponenten als Variable behandelt werden:
  
• Dann definiert man alle erforderlichen Parameter mit Name, Kommentar, Maßeinheit und sinnvollem Standardwert:

Name      | Kommentar        | Wert     | Einheit
-------------------------------------------------
my0       | Magn. Feldkonst. | 1.256E-6 | H/m
Bmax_zul  | Max. Flussdichte | 1.2      | T
d_Anker   | Ankerdurchmesser | 10       | mm
L_Faktor  | L_Anker/d_Anker  | 2        | -
rho_Eisen | Massedichte      | 7.8      | g/cm³

• Der Wert der Magnetischen Feldkonstante ist mit einem Schreibschutz zu versehen:
  
• Außerdem muss man alle zu berechnenden Ergebnis-Größen als Variable ohne Anfangswert mit einer sinnvollen Standardeinheit für die Darstellung im Ergebnisfenster definieren (für Fmax bereits erfolgt!):

Name      | Kommentar        | phys. Größe
------------------------------------------
L_Anker   | Ankerlänge       | Abmessungen
A_Anker   | Ankerquerschnitt | Fläche
V_Anker   | Ankervolumen     | Volumen
m_Anker   | Ankermasse       | Masse
Fmax      | Max. mögl. Kraft | Kraft

Verhalten eines Elementtyps kann durch Algorithmen oder Gleichungen beschrieben werden:

• Algorithmen definieren eine Folge von Anweisungen, die innerhalb eines Algorithmus-Abschnittes exakt in der vorgegebenen Reihenfolge abgearbeitet werden. Man ist selbst dafür verantwortlich, dass die verwendeten Operanden zum Zeitpunkt der Benutzung sinnvolle Werte enthalten.
  Syntax: Variable := Ausdruck;

• Gleichungen (engl. Equation) besitzen eine linke und eine rechte Seite, die durch ein "=" miteinander verknüpft sind. Die Gleichungen werden vor dem Beginn der Simulation automatisch analysiert und die Reihenfolge der Abarbeitung wird innerhalb eines Gleichungsabschnitts intern festgelegt.
  Syntax: Komponente = Ausdruck;
  Wenn möglich sollte die Beschreibung des Verhaltens durch Gleichungen erfolgen. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit von Optimierungen durch die symbolische Analyse.

• Syntax ist hier nur angedeutet. Die Details findet man im Hilfesystem von SimulationX.

Algorithmus als Spezialfall:

• Wir berechnen in unserem Geometrie-Element ausgehend von den gegebenen Abmessungen und Stoffkonstanten Schritt für Schritt die Parameter der idealisierten Elemente (Punktmasse, Magnetkraft).
• Für diesen Spezialfall sollte im Sinne einer vereinfachten Fehlersuche ein Algorithmenabschnitt benutzt werden.
• Da hierbei die Abarbeitungsreihenfolge der Anweisungen nicht verändert wird, kann man bei falschen Zwischenergebnissen sehr einfach nachvollziehen, bis zu welcher Anweisung noch alles richtig berechnet wurde.
• Algorithmen sind typisch für klassische Programmiersprachen.

Gleichungen als Normalfall:

• Die einzelnen Gleichungen beschreiben Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen (Effekte).
• Diese physikalischen Wechselwirkungen sind durch ihre Gleichzeitigkeit gekennzeichnet.
• Die einzelnen Gleichungen wirken deshalb aus Sicht des Nutzers "praktisch" gleichzeitig, es existiert keine Abarbeitungsreihenfolge.
• Gleichungen sind typisch für Modellbeschreibungssprachen.

MagnGeo-Verhalten:

• Da die Modellierung im Normalfall mittels Gleichungen erfolgen sollte, existiert für einen neuen Element-Typ nur ein leerer Equation-Abschnitt.
• Wir benötigen jedoch einen Algorithmen-Abschnitt und müssen uns einen solchen erst hinzufügen (Siehe obiges Bild).
• In Form eines Algorithmus beschreiben wir die folgenden Zusammenhänge in der richtigen Rechenreihenfolge:

← →