Wsr

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Plugin WSR

Zeichnet lineare elektrische Schaltungen und liefert auch das mathematische Modell in Form von Maxima-Befehlen.

Definition der Schaltung

Schaltungselemente

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

Name Bedeutung Symbol
R Widerstand  :ClipCapIt-181123-103129.PNG
Z komplexe Impedanz von der Frequenz unabhängig  :ClipCapIt-181123-103129.PNG
C Kondensator  :ClipCapIt-181123-103156.PNG
L Induktivität  :ClipCapIt-181127-205320.PNG
LL Leerlauf oder Unterbrechung  :ClipCapIt-181127-091706.PNG
KS Drahtbrücke oder Kurzschluss  :ClipCapIt-181127-091730.PNG
DB Drahtbrücke ohne besondere Funktion  :ClipCapIt-181127-091730.PNG
U Spannungsquelle  :ClipCapIt-181127-091816.PNG
UR Spannungsquelle in Rückwärtsrichtung  :ClipCapIt-181127-091844.PNG
UW Wechselspannungsquelle  :ClipCapIt-181127-091904.PNG
UWR Wechselspannungsquelle in Rückwärtsrichtung  :ClipCapIt-181127-092800.PNG
BAT Batterie als Spannungsquelle  :ClipCapIt-181127-100455.PNG
BATR Batterie als Spannungsquelle in Rückwärtsrichtung  :ClipCapIt-181127-100522.PNG
I Stromquelle  :ClipCapIt-181127-100611.PNG
IR Stromquelle in Rückwärtsrichtung  :ClipCapIt-181127-100715.PNG
A Amperemeter  :ClipCapIt-181127-100748.PNG
AR Amperemeter in Rückwärtsrichtung  :ClipCapIt-181127-100829.PNG
V Voltmeter  :ClipCapIt-181127-100902.PNG
VR Voltmeter in Rückwärtsrichtung  :ClipCapIt-181127-103105.PNG
Par(R,R) Parallelschaltung von zwei Widerständen  :ClipCapIt-181127-103152.PNG
Ser(R,R) Serienschaltung von zwei Widerständen  :ClipCapIt-181127-103220.PNG
B(R1,R2,R3,R4,R5) Brückenschaltung von 5 Bauelementen  :ClipCapIt-181127-103314.PNG
B(R) Brückenschaltung von 5 Widerständen mit verschiedenen Werten  :ClipCapIt-181127-103314.PNG

Die Verschaltung der Bauelement erfolgt über die folgenden Operatoren:

Operator Priorität Bedeutung
* 15 Parallelschaltung
+ 10 Serienschaltung
 ? Wird nach einem Bauteil ein Fragezeichen gesetzt, so wird der Bauteil in der Angabe nicht angegeben und der Bauteilwert wird in der Schaltung nicht gezeichnet

Zusammenschaltung von Zweipolen

Schaltung Bedeutung Beispiel Bild
einzelner Zweipol als Serienschaltung Wird horizontal dargestellt und ohne Beistrich definiert R+C
ClipCapIt-181123-102901.PNG
einzelner Zweipol als Parallelschaltung Wird horizontal dargestellt und ohne Beistrich definiert R*C
ClipCapIt-181127-210445.PNG
senkrechter Zweipol führt bei einigen Berechnungen noch zu Fehlern! ,R+C
ClipCapIt-181123-103043.PNG
Links offene Schaltung mit einer Eingangsspannung Ue und zwei Bauteilen beginnt mit einem Komma ,R,C
ClipCapIt-181127-210517.PNG
Spannungsquelle mit zwei Bauteilen U,R,C  :ClipCapIt-181127-210707.PNG
Vierpol ,R,C,,  :ClipCapIt-181127-210817.PNG
Vierpol mit 3 Elementen ,R1,R2,R3,  :ClipCapIt-181127-210922.PNG
Vierpol als T-Glied ,R1,R2,,R3,LL  :ClipCapIt-181127-211052.PNG
Vierpol als Pi-Glied ,,R1,,R2,R3,,  :ClipCapIt-181127-211158.PNG
Zweipol mit mehreren Elementen ,R1,R2,R3,R4,R5,R6  :ClipCapIt-181127-211246.PNG

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:

Operator Beispiel Bedeutung
ohne Operator UR1 der Spannungspfeil für R1 wird gezeichnet
u alle Spannungs- und Strompfeile werden unterstrichen
_ UC1_ Das Größensymbol wird in der Schaltung unterstrichen
- Ue- Der Pfeil wird in der Schaltung nicht mehr gezeichnet
 ! IC1! Der Absolutbetrag des berechneten Wertes wird zum Pfeil dazugeschrieben
 ? UR1? Der Pfeil wird ohne Namen gezeichnet
> UR1>x Der Indizes der Größe wird in Schaltung und Zeigerdiagramm ausgetauscht. In diesem Beispiel wird Ux statt UR1 geschrieben. In Maxima bleibt der Index unverändert.
 : R1:Rx Ein Bauteilname kann umbenannt werden. Hier R1 auf Rx.

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

ClipCapIt-181127-212621.PNG

Beispiele

Definition Schaltung
,R,C,,R,LL;IC1>p,UR1!,Ua_,Ue-  :ClipCapIt-181127-213036.PNG
U,R,R,A;UR1,UR2,IR1>1,IA1-  :ClipCapIt-181127-213202.PNG
U,R,R,A;UR1,UR2,IR1>1,IA1-,A1:.,R2:Rx,URx>x  :ClipCapIt-181127-213502.PNG
,R,R;Ue?,Ie-,UR1?,UR2>a  :ClipCapIt-181127-213912.PNG
,R,C?,,  :ClipCapIt-190322-142038.PNG

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.

ClipCapIt-181127-214344.PNG

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
 :ClipCapIt-181127-214655.PNG $U_{Q1}={UQ1}$, $R_{1}={R1}$, $C_{1}={C1}$ , $f={f}$

Einfügen von Graphiken

Eine Graphik kann durch das Plugin-Tag

[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:

Graphiktyp typ parameter Beschreibung Beispiel
Schaltung keine Parameter [PIG plugin1]
Schaltung S W,w20

W,werte..Werte der Bauteile drucken
w20..Breite in Prozent des Bildschirms

[PIG plugin1 "S W,w60\"/]
Bodediagramm BODE UR1,W,w20

erster Parameter ist die Ausgangs-Spannung oder der Ausgangs-Strom
weitere Parameter durch Komma getrennt
O..Frequenzachse Kreisfrequenz
B,BF..Betragsfrequenzgang mit Frequenzachse in Hz
BO..Betragsfrequenzgang mit Frequenzachse als Kreisfrequenz
W,WF..Winkelfrequenzgang mit Frequenzachse in Hz
WO..Winkelfrequenzgang mit Frequenzachse als Kreisfrequenz
w50..Breite in Prozent des Bildschirms

[PIG plugin1 "bode UC2"/]
Zeigerdiagramm ZD w40

Parameter durch Komma getrennt
U Zeigerdiagramm der Spannungen
I Zeigerdiagramm der Ströme
UI Zeigerdiagramm der Ströme und Spannungen
UR1 erzwingt das Zeichnen der Spannung UR1
IC1 erzwingt das Zeichnen des Stromes IC1
u unterstreicht alle Ströme und Spannungen
UR1? zeichnet den Zeiger ohne Beschriftung
UR1/ die Beschriftung erfolgt auf der anderen Seite des Zeigers
UR2- Die Spannung wird nicht gezeichnet
P(UR1,UR2,IC1) nur die angegebenen Spannungen und Ströme werden gezeichnet
w50 Breite in Prozent des Bildschirms
noscale keine Angabe über die Größe der Spannungen und Ströme
nolegend keine Beschriftung der Spannungen und Ströme

[PIG plugin1 "zd UI,w50"/]
Ortskurve OK UC1,w20

erster Parameter ist die Ausgangs-Spannung oder der Ausgangs-Strom
weitere Parameter durch Komma getrennt
w50..Breite in Prozent des Bildschirms

[PIG plugin1 "ok UC2,w40\"/]

Bodediagramm und Ortskurve werden grundsätzlich als Verhältnis von angegebener Ausgangsspannung oder Ausgangsstrom zur Eingangsspannung oder zum Eingangsstromg berechnet.

Maximafeld

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

[PIM pluginname/]

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

WICHTIG! Die Berechnung sollte mit dem internen Parser :ClipCapIt-190518-221611.PNG erfolgen, da Maxima mit komplexen Zahlen symbolisch nur eingeschränkt umgehen kann!

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

Variable Beschreibung Ergebnistyp
UR1 Spannung am Widerstand R1 Polynombruch im s-Bereich
IC1 Strom im Kondensator C1 Polynombruch im s-Bereich
cUS1 Spannung an der Serienschaltung S1 als komplexe Zahl komplexe Zahl
absUS1 Absolutbetrag der komplexen Spannung US1 double
argUP1 Winkel der komplexen Spannung UP1 im Radiantenmaß double
reUR1 Realteil der komplexen Spannung UR1 double
imUC1 Imaginärteil der komplexen Spannung UC1 double
cSR1 komplexe Scheinleistung am Bauteil R1 komplexe Zahl
SR1 Absolutbetrag der Scheinleistung am Bauteil R1 double
argS1 Winkel der Scheinleistung am Bauteil R1 double
PR1 Wirkleistung am Bauteil R1 double
QR1 Blindleistung am Bauteil R1 double
Zges Gesamtimpedanz wenn als Zweipol darstellbar Polynombruch in s
Ue Gesamtspannung am Eingang eines Zweipols oder Vierpols Polynombruch in s
Ie Gesamtstrom am Eingang eines Zweipols oder Vierpols Polynombruch in s
cZges komplexe Gesamtimpedanz komplexe Zahl