Бистабильный. Бистабильные реле: принцип работы, виды и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое бистабильное реле. Как работает бистабильное реле. Какие бывают виды бистабильных реле. Где применяются бистабильные реле. В чем преимущества и недостатки бистабильных реле.

Содержание

Что такое бистабильное реле и как оно работает

Бистабильное реле — это особый вид электромагнитного реле, которое имеет два устойчивых состояния и управляется короткими импульсами тока. Основные особенности бистабильных реле:

Имеет два устойчивых положения контактов — включено и выключено
Для переключения требуется только короткий управляющий импульс
После переключения сохраняет свое состояние без подачи питания
Для обратного переключения нужен импульс противоположной полярности

Как работает бистабильное реле? Принцип его действия основан на использовании постоянного магнита и электромагнита с двумя обмотками. При подаче импульса на одну из обмоток якорь притягивается к сердечнику и замыкает или размыкает контакты. После окончания импульса якорь удерживается в этом положении магнитным полем постоянного магнита.

Основные виды бистабильных реле

Существует несколько основных разновидностей бистабильных реле:

1. Электромеханические бистабильные реле

Это классический вариант с подвижным якорем и контактной группой. Основные элементы:

Постоянный магнит
Электромагнит с двумя обмотками
Подвижный якорь
Контактная группа
Пружинный механизм

2. Герконовые бистабильные реле

Используют герметичный контакт (геркон) с магнитоуправляемыми контактами. Преимущества:

Высокая надежность
Отсутствие дребезга контактов
Работа в агрессивных средах
Высокое быстродействие

3. Твердотельные бистабильные реле

Построены на основе полупроводниковых элементов без подвижных частей. Особенности:

Отсутствие механического износа
Высокая скорость переключения
Возможность работы в широком диапазоне частот
Малые габариты

Области применения бистабильных реле

Благодаря своим уникальным свойствам бистабильные реле нашли широкое применение в различных областях:

Системы автоматизации

В промышленной автоматике бистабильные реле используются для:

Управления электродвигателями
Коммутации силовых цепей
Фиксации аварийных состояний
Построения логических схем управления

Энергетика

В энергетических системах бистабильные реле применяются для:

Управления высоковольтными выключателями
Защиты от перегрузок и коротких замыканий
Автоматического включения резерва (АВР)
Сигнализации аварийных режимов

Бытовая техника

В бытовых электроприборах бистабильные реле используются в:

Стиральных машинах
Холодильниках
Микроволновых печах
Кондиционерах

Преимущества и недостатки бистабильных реле

Бистабильные реле обладают рядом преимуществ по сравнению с обычными электромагнитными реле:

Преимущества:

Низкое энергопотребление (только в момент переключения)
Сохранение состояния при отключении питания
Высокая помехоустойчивость
Возможность удаленного управления
Большой срок службы

Недостатки:

Более высокая стоимость
Сложность конструкции
Необходимость в специальных схемах управления
Возможность самопроизвольного переключения при сильных вибрациях

Как выбрать бистабильное реле

При выборе бистабильного реле следует учитывать следующие параметры:

Номинальное напряжение и ток коммутации
Напряжение управления

Время срабатывания
Количество и тип контактов
Механическая и электрическая износостойкость
Габаритные размеры
Диапазон рабочих температур

Для правильного выбора рекомендуется ознакомиться с техническими характеристиками конкретных моделей и проконсультироваться со специалистами.

Схемы подключения бистабильных реле

Существует несколько основных схем подключения бистабильных реле:

1. Схема с одной кнопкой управления

В этой схеме используется одна кнопка без фиксации для переключения реле. При каждом нажатии реле меняет свое состояние на противоположное. Преимущество — простота управления.

2. Схема с двумя кнопками управления

Здесь применяются две отдельные кнопки для включения и выключения реле. Это позволяет более точно контролировать состояние реле, но требует дополнительной проводки.

3. Схема с управлением от микроконтроллера

В данном случае для управления реле используется микроконтроллер, который формирует управляющие импульсы нужной полярности. Это дает возможность реализовать сложные алгоритмы управления.

Перспективы развития бистабильных реле

Несмотря на то, что бистабильные реле известны уже давно, они продолжают развиваться. Основные направления совершенствования:

Уменьшение габаритов и энергопотребления
Повышение надежности и срока службы
Расширение функциональных возможностей
Интеграция с цифровыми системами управления
Применение новых материалов

Ожидается, что в будущем бистабильные реле найдут еще более широкое применение в различных отраслях техники, особенно в системах с автономным питанием и в «умных» устройствах.

Импульсные реле (Бистабильные). Виды и работа. Применение

Бистабильные реле это реле, управляющиеся импульсами, из-за чего приборы также принято называть импульсные реле. Эти устройства связывают своими контактами цепи и сети различной мощности при индуктивных, активных и прочих нагрузках.

Устройство и назначение

Назначение бистабильных реле заключается в регулировании цепями освещения либо другими потребителями. Их устройство базируется на таких элементах:

Постоянный магнит.
Катушка.
Якорь.
Система контактов.
Полюсные наконечники магнитопровода.
Винты для регулировки.
Корпус.

Якорь прикрепляется к металлическому основанию в середине катушки вместе с контактами. В бистабильных реле подвижные контакты, за исключением штепсельного типа реле, в котором группа контактов содержит подвижные и неподвижные контакты. Корпус выполняется в виде прозрачного колпачка с ручкой.

В некоторых моделях внутри колпачка монтируют переключатели для ручного управления переключением реле и блинкеры для индикации контактов. Блинкеры представляют собой механические элементы.

Принцип действия

Бистабильное реле контролируется импульсами, это значит, чтобы включить устройство требуется подать управляющий импульс для замыкания контактов и такой же импульс для размыкания контактов, чтобы выключить прибор.

Размыкание и замыкание контактной группы обеспечивает катушка, установленная в реле. С её помощью реле при подаче напряжения втягивает сердечник. После чего контактная система замыкается либо размыкается, в зависимости от её исходного положения.

Для подачи питания на катушку реле необходимо кратковременно нажать на кнопочный выключатель. Тогда питание на катушку замкнёт свой силовой контакт и при этом подаст питание к нагрузке. После следующего нажатия на кнопку силовые контакты импульсного реле размыкаются, а цепь нагрузки разрывается.

Разновидности бистабильных реле

На рынке можно обнаружить различные модификации импульсных реле. Они могут отличаться своим корпусом, принципом работы или иметь другие различия. Объединяются бистабильные реле в одну группу по своему назначению, но по принципу действия их делят на два вида:

Электромеханические.
Электронные.

Конструктивное исполнение электромеханических бистабильных реле имеет сходство с устройством модульных контакторов. Катушка модульного контактора, находящегося в рабочем режиме, всегда под напряжением, а катушка импульсного реле получает только кратковременные импульсы. Реле, основанное на импульсах, потребляет электроэнергию исключительно в момент коммутации.

Главными составляющими являются следующие элементы:

Катушка.
Контактная группа.
Пружинная система.
Рычажная система.

Работа электромеханических бистабильных реле практически не отличается от простых электромеханических реле. Они способны поочерёдно включать и отключать устройства, когда поступают импульсы на катушку.

Электронные реле отличаются своей конструкцией от электромеханических. Так как у них нет сердечника и собраны эти реле на основе микроконтроллера. Приборы имеют полупроводниковый элемент (ключ) с микропроцессором или релейный вход. Контроллеры предназначены для управления коммутацией нагрузки и слежения за сигнальным входом. В некоторых моделях микроконтроллёры соединены с таймерами, благодаря этому можно собирать своеобразные схемы на базе одного реле.

Импульсные реле выпускаются разных мощностей и могут иметь следующие отличия:

Количество контактов.
Тип контактов.
Число полюсов.
Тип поляризации.
Номинальный ток силовых контактов (16 А, 32А).
Способ установки:- навесной;- на DIN рейку в распределительный щит.

Реле навесного типа часто устанавливают под навесным потолком, а также в распределительной коробке.

Основное применение

Импульсные реле имеют разное назначение. Некоторыми моделями пользуются на тепловых и атомных станциях, другими в быту для управления разными светильниками из нескольких точек в доме. Широко распространено реле этого типа в железнодорожной сфере, его применяют для улавливания импульсов рельсовых цепей, контролирующих рельсовые линии на станциях. Также приборы эксплуатируются для автоматизации разных процессов в сфере телемеханики и производстве.

С помощью бистабильных реле организовывают регулирование освещением, как и с помощью проходных выключателей. Но в реле, управляющихся импульсами, намного больший функционал, поэтому их можно применять в конструкциях систем автоматического управления. Они позволяют управлять не одной группой освещения из разных мест при помощи кнопочных выключателей соединённых параллельно. Благодаря чему можно создать централизованное управление всеми осветительными приборами в доме, чтобы уходя из дому, гасить полностью освещение в здании, путём нажатия на один выключатель.

Импульсные электронные реле с таймером удобно использовать на лестничных пролётах либо проходных коридорах.

Плюсы и минусы

Бистабильные реле электромеханического типа имеют такие плюсы:

Надёжность.
Устойчивость к перенапряжениям сети.

Недостатки электромеханических реле:

Низкая функциональность (выполняют одну функцию).
Отсутствует индикации положения контактов.

Плюсы электронных импульсных реле:

Эффективное управление осветительными приборами в помещении.
Безопасность.
Возможность монтажа вспомогательных приспособлений.
Широкие возможности регулирования электроцепями.
Высокая функциональность.
Наличие индикаторных светодиодов.

Недостатки электронных импульсных реле:

Высокая чувствительность к уровню напряжения сети.
Восприимчивость к импульсным перенапряжениям.
Вероятность ложного срабатывания, обусловленная реакцией на помехи в сети.

Электромеханические импульсные реле зарекомендовали себя как более удобные и надёжные приборы по сравнению с электронными. Так как электронные реле нуждаются в полноценном и стабильном питании, при этом фаза и ноль должны непрерывно подаваться на них. Также у них низкая защита от помех, но высокая безопасность в отличии от электромеханических реле.

бистабильный — это… Что такое бистабильный?

бистабильный — бистабильный … Орфографический словарь-справочник

бистабильный — с двумя устойчивыми состояниями — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы с двумя устойчивыми… … Справочник технического переводчика

бистабильный коэффициент — переключаемый коэффициент — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы переключаемый коэффициент EN triggered coefficient … Справочник технического переводчика

бистабильный мультивибратор — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN bistable multivibratorflip flop multivibratortrigger … Справочник технического переводчика

бистабильный прибор — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN bistable device … Справочник технического переводчика

бистабильный режим — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN bistable operation … Справочник технического переводчика

бистабильный режим запоминающей электронно-лучевой трубки — Режим работы запоминающей электронно лучевой трубки, при котором выходной сигнал может иметь лишь два возможных уровня. [ГОСТ 17791 82] Тематики электровакуумные приборы EN bistable operation of storage tube DE bistabiler Betrieb einer… … Справочник технического переводчика

Бистабильный экран — Эту страницу предлагается объединить с Блинкерное табло … Википедия

бистабильный лазер — dviejų būsenų lazeris statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. bistable laser vok. bistabiler Laser, m rus. бистабильный лазер, m pranc. laser à deux positions d équilibre, m; laser bistable, m … Radioelektronikos terminų žodynas

бистабильный оптический элемент — optinis dviejų pastoviųjų būsenų elementas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. bistable optical element vok. bistabiles optisches Element, n rus. бистабильный оптический элемент, m pranc. élément optique bistable, m … Radioelektronikos terminų žodynas

Мультивибратор — Принципиальная схема классического простейшего транзисторного мультивибратора Мультивибратор релаксационный генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами. Термин предложен голландским физиком … Википедия

Соленоид vavle 4V420 5/2 бистабильный 1/2 дюйма для пневматических цилиндров 230 В или 12 В, 24 В

Электромагнитный клапан 4V420 5/2 G1 / 2 «бистабильные 2 катушки

Весь комплект состоит из: клапана + катушки + стандартного DIN-разъема с диодом, который сигнализирует о текущей работе.

Имеются версии катушек:

AC: 230V 110V 24V
DC: 24V 12V

ПРОДУКТ НОВЫЙ — ИНВЕСТИЦИЯ НДС, ГАРАНТИЯ: 24 месяца

Клапан с возможностью ручного открывания в случае отсутствия напряжения или отказа катушки.

Клапан не требует постоянного напряжения — бистабильный клапан.

Управление импульсным напряжением питания катушек.

Основное применение:
5/2 пневматических цилиндров двойного действия.

Технические данные:

Соленоидный клапан 4V420 5/2 G1 / 2 «


Тип	2-х позиционный 5-й путь, бистабильный клапан — две катушки
КПД	50mm2
поток	2000 л / мин для 3 бар
соединение	5x внутренняя резьба 1/2 »
средний	Фильтрованный воздух
Мощность	AC: 5,5VA DC: 4,8W x2
Рабочее давление	1,5-8 бар макс. 12 бар
Рабочая температура	5-50 ° C
Время реакции	0,05 с.
Класс изоляции	IP65

Для клапанов имеются разъемы, шланги и различные пневматические компоненты.

Мы предлагаем различные электромагнитные клапаны NC и NO с другими диаметрами. Наше предложение также включает шаровые краны с приводами.

Привлекательные скидки для оптовых покупателей.

Бистабильный позвоночник позволил мягкому роботу перейти на галоп

NCState / YouTube

Американские инженеры предложили оснащать мягких роботов бистабильным позвоночником с пружиной — благодаря этому роботы могут передвигаться гораздо быстрее. Для демонстрации эффективности такого подхода авторы создали несколько прототипов, один из которых может галопировать со скоростью 2,5 длины тела в секунду, что в два раза быстрее полностью мягкого аналога. Статья опубликована в Science Advances.

В последние несколько лет разработка мягких роботов существенно продвинулась вперед — так, в 2016 году инженерам впервые удалось создать полностью мягкого робота, в котором вместо жесткой электроники использовалась примитивная микрофлюидная схема. Однако практическое применение самых разных мягких роботов еще далеко от реальности, и одно из важных ограничений — скорость передвижения. Современные мягкие роботы по-прежнему передвигаются крайне медленно относительно собственной длины — к примеру, один из последних мягких роботов за секунду преодолевает 0,75 длины своего тела.

Чтобы это компенсировать инженеры пытаются найти разные подходы (даже мягкое пневматическое колесное шасси), и теперь исследователи из США предложили еще одну концепцию. Цзе Инь (Jie Yin) из Университета штата Северная Каролина и его коллеги из других американских университетов протестировали разные варианты конструкции для мягкого робота и обнаружили, что скорость передвижения полностью мягкого робота можно значительно увеличить, добавив в конструкцию бистабильный позвоночник с пружиной.

Авторы экспериментировали с примитивной конструкцией робота на четырех опорах. Робот состоит из двух параллельных сегментов, в каждом из которых есть верхний и нижний пневматический канал. Управляя давлением в них можно заставить робота сгибаться и разгибаться, в результате чего он будет шагать вперед.

Схема устройства робота с бистабильным позвоночником

Jie Yin et al. / Science Advances, 2020

Инженеры испытали три версии шагающего робота: полностью мягкая, с двухсегментным позвоночником и с бистабильным позвоночником (двухсегментный позвоночник и пружина). В последнем варианте пружина работает как конденсатор энергии — сначала при изменении давления она сжимается, а когда позвоночник пересекает точку максимального сжатия, пружина разжимается, робот резко разгибается и прыгает вперед (авторы назвали эту походку галопом).

Исследователи сравнили роботов в трех разных модификациях и выяснилось, что если использовать простой позвоночник, то мягкий робот без него все же передвигается быстрее, чем с ним (1,2 длины тела в секунду против 0,5), однако если в конструкцию добавить пружину, скорость вырастает до 2,5 длины тела в секунду (174 миллиметра в секунду). Дополнительно инженеры продемонстрировали прототип плавающего робота с бистабильным позвоночником — мягкой роборыбе удалось разогнаться до 0,78 длины тела в секунду.

Авторы отмечают, что показанные устройства — лишь демонстрация метода. Бистабильный позвоночник можно применять в самых разных конструкциях и это простое масштабируемое решение. При этом его можно использовать не только для повышения скорости передвижения, но и, например, для ускорения захвата объектов манипуляторами.

Из других важных разработок для мягких роботов можно отметить электрофлюидные логические схемы, а также полностью мягкий насос. Все это приближает подобные устройства к реальному использованию.

Николай Воронцов

Значение, Определение, Предложения . Что такое бистабильный

Сам по себе триггер-это бистабильный мультивибратор.
То есть добавление RC-цепи превращает гистерезисный бистабильный мультивибратор в нестабильный мультивибратор.
Квартет движений — это бистабильный стимул, состоящий из двух точек, которые меняют свое положение от кадра к кадру.
Сигнальная сеть Shh ведет себя как бистабильный коммутатор, позволяя клетке резко переключать состояния при точных концентрациях Shh.
Эта сигнальная сеть иллюстрирует одновременные положительные и отрицательные петли обратной связи, чья изысканная чувствительность помогает создать бистабильный коммутатор.
В электронике триггер или защелка-это схема, которая имеет два стабильных состояния и может использоваться для хранения информации о состоянии – бистабильный мультивибратор.

Сам по себе триггер-это бистабильный мультивибратор.
То есть добавление RC-цепи превращает гистерезисный бистабильный мультивибратор в нестабильный мультивибратор.
Бистабильный квартет движения, где движение точек можно рассматривать как вертикальное или горизонтальное.
Это привело бы к непрерывному ускоряющемуся циклу, который мог бы действовать как необратимый бистабильный триггер.
Действие сворачивания-это поведение устройства, которое щелкает переключатель на месте, обычно используя бистабильный элемент.
Бистабильный элемент имеет два устойчивых стационарных состояния, переходы между которыми происходят, когда внешнее воздействие превышает определенный порог.
Бистабильный выход, который показывает, какой из двух входов имеет более высокое напряжение.
Бистабильный мультивибратор реализован в виде компаратора с гистерезисом.
Бистабильный квартет движения, где движение точек можно рассматривать как вертикальное или горизонтальное.
Другие результаты
В машиностроении бистабильная структура-это структура, имеющая две стабильные механические формы, особенно там, где они стабилизированы различными осями кривизны.
1968 Бистабильная запоминающая трубка прямого обзора ЭЛТ сохраняет статическую информацию, отображаемую на ней, записанную с помощью управляемого электронного луча, который может быть выключен.
Предложены условия получения в модуляторах максимального электрически управляемого рассеяния света, в том числе с характеристикой бистабильного типа.
Многие шариковые и роллерные выдвижные ручки используют этот тип бистабильного механизма.
Бистабильное поведение может иметь место в механических связях, электронных схемах, нелинейно-оптических системах, химических реакциях, физиологических и биологических системах.
Таким образом, связывание одного субстрата с несколькими ферментами с различной чувствительностью облегчает бистабильное решение для клетки подвергнуться LTD или LTP.
Существуют и другие оптические иллюзии, зависящие от того же или сходного вида зрительной неоднозначности, известной как мультистабильное, в данном случае бистабильное, восприятие.
Без этой двойной обратной связи система все еще была бы бистабильной, но не смогла бы выдержать такой широкий диапазон концентраций.
Я вижу 1N повсюду, в некоторых формулах, как в бистабильной формуле….что представляет собой 1N ?
Распространенным примером бистабильной структуры является браслет для пощечин.
Однако на возникновение бистабильной системы большое влияние оказывает чувствительность ее контуров обратной связи.
В бистабильной конфигурации конденсаторы синхронизации не требуются.
Я добавил изображение 555 в бистабильном режиме на основе изображений для моно-и нестабильных режимов.
Я не думаю, что описание порогового pin-кода в бистабильном описании является правильным.
В бистабильном режиме таймер 555 действует как триггер SR.

Клапан соленоидный бистабильный Ду20 SG55415

Клапан электромагнитный SMART SG55415 Ду20 G 3/4″ — это бистабильный соленоидный вентиль, предназначенный для воды, воздуха, рассолов и других рабочих сред, не агрессивных к материалам клапана. Корпус клапана выполнен из латуни (методом отливки), материал мембраны EPDM.

Диапазон температур рабочей среды, которую можно пропускать через клапан -20…+130 градусов Цельсия. Максимальное давление на корпус 16 бар, перепад от 0,5 до 16 бар избыточного давления. Данные клапаны обычно устанавливают после насосов, компрессоров, в водопроводах промышленного и бытового назначения.

По выбору клиента клапан Ду20 SMART SG55415 комплектуется катушкой серии «EB» заданного вольтажа 12В или 24В постоянного тока. Стоимость катушки и DIN коннектора входит в стоимость клапана. Класс защиты катушек IP65.

Принцип работы бистабильного электромагнитного клапана пилотного действия: при подаче на катушку импульса клапан открывается, при подаче импульса обратной полярности клапан закрывается. Клапан находится в открытом или в закрытом положении до того момента, пока не будет подан импульс обратной полярности. Таким образом, для удержания положения открыто или закрыто не требуется наличие напряжения на электромагнитной катушке.

Основные меры предосторожности при установке и работе с электромагнитным клапаном Ду20 мм SG55415:

1) Данная запорная арматура однонаправленного действия. Запрещено подавать рабочую среду в направлении противоположном указанному на корпусе, это может привести к выходу мембраны из строя.

2) Из-за того, что данный вид соленоидного клапана пилотного действия, то монтаж на трубопроводе строго горизонтально (катушкой вверх), при несоблюдении данного условия клапан может не открыться или не закрыться.

3) Наличие минимального перепада давления обязательно, при самотёке рабочей среды клапаны работать не будут.

В наличии так же есть запасные мембраны, катушки, таймеры, регуляторы тока клапана.

Технический паспорт на клапан по ссылке: Технический паспорт SG5541 DN15-50.

БИСТАБИЛЬНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Схема эта по-сути является усовершенствованной моделью (без применения электромагнитного реле — на транзисторах) раннее публиковавшейся конструкции самодельного импульсного бистабильного реле. На этот раз сделано всё на основе полевого силового транзистора, управляемого биполярным. Конечно в Сети уже существуют похожие решения, но решено было создать такую принципиальную схему самому, чем долго и безуспешно (ведь не все опубликованные схемы реально рабочие) искать готовые решения по разным радиолюбительским сайтам.

Схема и принцип действия бистабильного выключателя

После подключения источника питания система находится в состоянии покоя, а конденсатор C1 заряжается через резисторы R2 и R3.
После нажатия кнопки SW конденсатор C1 активирует транзистор Q2, который, в свою очередь, включает транзистор Q1. В то же время резистор R1 закорочен транзистором Q1 и, таким образом, поддерживает транзистор Q2 в заданном состоянии.
Другое нажатие кнопки SW снова закорачивает базу транзистора Q2 на С1 и, таким образом, отключает всю систему.

Варианты подключения модуля

Собранная схема немного отличается от приведённой — имеет дополнительные фильтры от помех, которые могут возникнуть из-за дребезга контакта, а также помех внешних, таких как мобильные телефоны или атмосферные разряды.

Пружины, видимые снизу платы, используются для лучшего рассеивания тепла при больших токах, в зависимости от используемого транзистора и подключенной нагрузки.

Упрощённый вариант схемы

Используя кнопку типа SPDT (с переключением контактов), можно собрать бистабильный триггер всего на одном MOSFET транзисторе (например BS170 или BUZ10), одном конденсаторе и резисторе.

Держа палец, вы не включите-выключите её. Только после каждого отпускания кнопки транзистор переходит в противоположное состояние:

Транзистор закрыт, потенциал затвора равен 0 В. Нажатие кнопки зарядит конденсатор до уровня напряжения на стоке. Отпустите кнопку, чтобы включить затвор.
Транзистор открыт. Нажатие на кнопку разряжает конденсатор через проводящий канал. Отпускание кнопки разряжает емкость затвора и, следовательно, закрывает его — транзистор перестает проводить ток.

Между затвором и контактом переключателя было бы полезно добавить фильтр RC, чтобы устранить вибрации контактов при переключении (дребезг). Транзистор MOSFET очень быстрый, поэтому он прекрасно передает колебания переключателя на выход в нагрузку. Если нагрузка резистивная — является резистором или лампочкой, это не имеет значения. Но могут быть приборы, в которых этот момент весьма критичен.

Определение бистабильности по Merriam-Webster

би · стабильный | \ (ˈ) bī + \

: с двумя стабильными состояниями бистабильный электрический элемент

Бистабильный мультивибратор или триггерный мультивибратор

Бистабильный мультивибратор — это еще один тип устройства с двумя состояниями, похожий на моностабильный мультивибратор, который мы рассматривали в предыдущем руководстве, но на этот раз разница в том, что ОБА состояния стабильны.

Бистабильные мультивибраторы

имеют ДВА, стабильных состояний (отсюда и название: «Bi», что означает два) и поддерживают заданное состояние выхода неопределенно долго, если не применяется внешний триггер, вынуждающий его изменить состояние.

Бистабильный мультивибратор может переключаться из одного стабильного состояния в другое путем подачи внешнего импульса запуска, таким образом, ему требуется два внешних импульса запуска, прежде чем он вернется в исходное состояние. Поскольку бистабильные мультивибраторы имеют два стабильных состояния, они более известны как защелки и триггеры для использования в схемах последовательного типа.

Дискретный бистабильный мультивибратор — это двухпозиционное нерегенеративное устройство, состоящее из двух перекрестно связанных транзисторов, работающих как транзисторные переключатели «ВКЛ-ВЫКЛ». В каждом из двух состояний один из транзисторов отключен, а другой транзистор находится в состоянии насыщения, это означает, что бистабильная схема способна бесконечно оставаться в любом стабильном состоянии.

Для переключения бистабильного режима из одного состояния в другое бистабильная схема требует подходящего импульса запуска, а для прохождения полного цикла требуются два импульса запуска, по одному для каждой ступени.Его более распространенное название или термин «триггер» относится к фактической работе устройства, поскольку оно «переключается» в одно логическое состояние, остается в нем, а затем изменяется или «возвращается» в свое первое исходное состояние. Рассмотрим схему ниже.

Схема бистабильного мультивибратора

Цепь бистабильного мультивибратора , описанная выше, стабильна в обоих состояниях, либо с одним транзистором «ВЫКЛ», а другой «ВКЛ», либо с первым транзистором «ВКЛ» и вторым «ВЫКЛ».Предположим, что переключатель находится в левом положении, положение «А». База транзистора TR ₁ будет заземлена и в области отсечки будет давать выход на Q. Это будет означать, что транзистор TR ₂ включен, поскольку его база подключена к Vcc через последовательную комбинацию резисторов. R1 и R2. Поскольку транзистор TR ₂ находится в состоянии «ВКЛ», на выходе Q будет нулевой выход, противоположный или обратный по отношению к Q.

Если переключатель теперь перемещается вправо, положение «B», транзистор TR ₂ переключится в положение «OFF», а транзистор TR ₁ переключится в положение «ON» через комбинацию резисторов R3 и R4, что приведет к выходу Q и нулевой выход на Q в обратном порядке.Тогда мы можем сказать, что одно стабильное состояние существует, когда транзистор TR ₁ находится в состоянии «ВКЛ», а TR ₂ находится в состоянии «ВЫКЛ», положение переключателя «А», и другое стабильное состояние существует, когда транзистор TR ₁ находится в состоянии «ВЫКЛ». и TR ₂ находится в положении «ON», переключатель в положении «B».

Тогда, в отличие от моностабильного мультивибратора, выход которого зависит от постоянной времени RC используемых компонентов обратной связи, выход бистабильного мультивибратора зависит от приложения двух отдельных запускающих импульсов, положения переключателя «A» или положения «B».

So Бистабильные мультивибраторы могут генерировать очень короткий выходной импульс или гораздо более длинный выходной сигнал прямоугольной формы, передний фронт которого нарастает во времени с внешним импульсом триггера, а задний фронт зависит от второго триггерного импульса, как показано ниже.

Форма волны бистабильного мультивибратора

Ручное переключение между двумя стабильными состояниями может привести к созданию схемы бистабильного мультивибратора, но это не очень практично.Ниже показан один из способов переключения между двумя состояниями с помощью одного единственного триггерного импульса.

Бистабильный мультивибратор с последовательным переключением

Переключение между двумя состояниями достигается применением одного импульса запуска, который, в свою очередь, заставляет транзистор «ВКЛ» выключить, а транзистор «ВЫКЛ» — включить отрицательную половину импульса запуска. Схема будет переключаться последовательно, подавая импульс на каждую базу по очереди, и это достигается с помощью одного входного триггерного импульса с использованием смещенных диодов в качестве схемы управления.

Затем подача первого отрицательного импульса переключает состояние каждого транзистора, а подача второго отрицательного импульса сбрасывает транзисторы обратно в их исходное состояние, действуя как счетчик деления на два. Точно так же мы могли бы удалить диоды, конденсаторы и резисторы обратной связи и подавать отдельные отрицательные триггерные импульсы непосредственно на базы транзисторов.

Бистабильные мультивибраторы имеют множество применений, в которых используются триггерные схемы SR триггеров для использования в счетных схемах или в качестве однобитовых запоминающих устройств в компьютере.Другие применения бистабильных триггеров включают делители частоты, поскольку выходные импульсы имеют частоту, которая ровно половину (/ 2) частоты входных импульсов триггера из-за того, что они меняют состояние от одного входного импульса. Другими словами, схема выдает с частотным разделением , поскольку теперь она делит входную частоту на коэффициент два (октаву).

Бистабильные мультивибраторы TTL / CMOS

Помимо изготовления бистабильного мультивибратора из отдельных дискретных компонентов, таких как транзисторы, мы также можем создавать бистабильные схемы с использованием общедоступных интегральных схем.Следующая схема показывает, как можно построить базовую схему бистабильного мультивибратора, используя всего два логических логических элемента «И-НЕ» с 2 входами.

Бистабильный мультивибратор NAND Gate

Схема выше показывает нам, как мы можем использовать два логических элемента NAND, соединенных вместе, чтобы сформировать базовый бистабильный мультивибратор. Этот тип бистабильной схемы также известен как «бистабильный триггер». Бистабильный мультивибратор с ручным управлением активируется однополюсным двухпозиционным переключателем (SPDT) для создания на выходе сигнала логической «1» или логического «0».

Вы могли заметить, что эта схема выглядит немного знакомой, и были бы правы !. Этот тип бистабильной коммутационной схемы чаще называют SR NAND Gate Flip-flop, он почти идентичен тому, который мы рассматривали в руководствах по последовательной логике. В этом конкретном руководстве мы увидели, что этот тип бистабильного логического элемента NAND представляет собой отличную схему «дребезга переключателя», позволяющую управлять выходом только одним действием переключения.

В следующем руководстве о мультивибраторах мы рассмотрим тот, который имеет NO стабильных состояний, потому что он постоянно переключается из одного стабильного состояния в другое.Этот тип схемы мультивибратора называется нестабильным мультивибратором, также известный под своим более распространенным названием «генератор на плате».

Бистаблей — обзор | Темы ScienceDirect

3.9.B Примеры непрерывного моделирования

Теперь мы будем использовать алгоритм, показанный на рис. 3-7, для моделирования некоторых процессов, которые мы анализировали ранее в этой главе.Мы обнаружим, что такое моделирование может помочь нам увидеть большую часть абстрактности, связанной с непрерывными марковскими процессами, давая нам некоторое представление о том, как эти процессы на самом деле развиваются со временем.

На рис. 3-8a показано моделирование специального винеровского процесса X ( t ) = W ( t ), для которого A ( x , t ) = 0 и D ( x , t ) = 1. Выбранное начальное условие для этого моделирования было X (0) = 0.Точки, образующие зубчатую кривую, представляют собой мгновенные выборки процесса с последовательными приращениями времени 0,0025, что фактически было значением Δ t , используемым для этого моделирования. Поскольку обе характеризующие функции здесь являются константами, то конечность Δ t не вносит ошибок в моделирование; мы могли бы с таким же успехом взять Δ t = 2,5, если бы эта выборка курсера соответствовала нашим целям. Тот факт, что любое положительное значение Δ t будет давать достоверную симуляцию для этого процесса, ясно дает понять, что мы не должны пытаться соединить последовательные точки выборки с какой-либо гладкой кривой. Такие связи означали бы, что X ( t ) дифференцируем в областях интерполяции, и мы знаем, что это не так для этого или любого другого действительно стохастического непрерывного марковского процесса. Две пунктирные кривые на рис. 3-8a разграничивают конверт одного стандартного отклонения для процесса, который представляет собой интервал

, рис. 3-8. Моделирование специального винеровского процесса X ( t ) = W ( t ) в (a) и его интеграла по времени S ( t ) в (b).Характерные функции для процесса: A ( x , t ) = 0 и D ( x , t ) = 1, а начальное условие — X (0) = 0. Точки, содержащие зубчатые кривые, представляют собой мгновенные выборки соответствующих процессов с интервалами Δ t = 0,0025 единиц времени. Пунктирными кривыми показаны соответствующие теоретические огибающие с одним стандартным отклонением.

〈X (t)〉 ± sdev {X (t)} ⋅

Эта огибающая была рассчитана по формулам.(3.3-10), просто положив t ₀ = 0, x ₀ = 0, A = 0 и D = 1. Обратите внимание, что конверт расширяется с увеличением t как t ^1/2 ⋅

На рис. 3-8b показан интеграл по времени с ( t ) реализации x ( t ) на рис. 3-8a. Пунктирные кривые здесь разграничивают огибающую одного стандартного отклонения для интегрального процесса S ( t ), а именно

〈S (t)〉 ± sdev {S (t)},

, который был рассчитан по формулам.(3.3-11), снова положив t ₀ = 0, x ₀ = 0, A = 0 и D = 1. Огибающая одного стандартного отклонения для S ( t ), очевидно, расширяется с увеличением t как t ^3/2 ⋅

На рис. 3-9 мы показываем еще одно моделирование особого винеровского процесса, которое отличается от моделирования на рис. 3-8. только при выборе «начального числа», используемого для единичного генератора случайных чисел [который генерирует значения для r ₁ и r ₂ в уравнениях.(3.9-3а)]. Этот прогон демонстрирует, что конверты с одним стандартным отклонением не являются жесткими границами для их процессов; действительно, поскольку функция плотности марковских состояний P ( x , t | x ₀, t ₀) для любого винеровского процесса является нормальной функцией плотности [см. (3.3-13)], то в любой момент примерно одна треть любого набора моделирования винеровского процесса должна лежать за пределами диапазона одного стандартного отклонения.

Рисунок 3-9. Еще одно моделирование специального винеровского процесса и его интеграла, отличающееся от моделирования на рис. 3-8 только выбором «начального числа» для единичного генератора случайных чисел. Траектории X ( t ) на этом и предыдущем рисунках приблизительно описывают явление самодиффузии , как будет показано позже в подразделе 4.4.C, но не, как иногда утверждают, явление броуновского движение.

Иногда предполагается, что специальный винеровский процесс, смоделированный на рис.3-8a и 3-9a имитирует броуновское движение , траекторию макроскопически маленькой, но микроскопически большой частицы, которая беспорядочно перемещается во взвешенной жидкости из-за тепловых ударов молекул жидкости. Но на самом деле, если не считать t ^1/2 -расширение его огибающей одного стандартного отклонения, винеровский процесс не точно описывает броуновское движение; как мы обнаружили в подразделе 3.4.C и позже подтвердим в разделе 4.5, гораздо лучшая модель броуновского движения обеспечивается интегралом по времени процесса Орнштейна-Уленбека.Однако позже в подразделе 4.4.C мы увидим, что специальный винеровский процесс действительно дает достаточно удовлетворительное описание самодиффузии , траектории молекулы, движущейся в термически уравновешенной жидкости из одинаковых молекул.

На рисунках 3-10 и 3-11 мы показываем два отдельных моделирования винеровского процесса с D , снова равным 1, но с A , теперь равным 1 вместо 0. Масштабы графиков здесь и размеры интервала дискретизации Δ t , такие же, как для предыдущих графиков.Поскольку характеристические функции по-прежнему являются постоянными, эти модели X ( t ) остаются точными для любого значения Δ t . Однако теперь мы можем применить к Δ t критерий построения графика (3.9-9), который ограничивает Δ t , так что стохастические колебания в X ( t ) будут различимы по детерминированному дрейфу. Наш выбор Δ t = 0,0025 в этом случае, очевидно, соответствует принятию ε ₂ в уравнении.(3.9-9) равняется 0,05. Это означает, что вклад детерминированного дрейфа в x ( t + Δ t ) — x ( t ) обычно составляет около 5% от вклада случайных флуктуаций. Как видно из Ур. (3.3-10), положительное значение константы A в этом случае вызывает линейный рост центра огибающей одного стандартного отклонения для X ( t ) с t ; однако ширина конверта растет только как квадратный корень из t. Это означает, что для достаточно большого t ширина конверта будет очень маленькой по сравнению с положением центра конверта, и процесс X ( t ) будет казаться детерминированным на масштаб его среднего [вспомните обсуждение уравнения. (2.7-31)]. Огибающая одного стандартного отклонения для X ( t ) должна быть визуализирована в контексте графика на рис. 3.2 функции плотности марковских состояний общего винеровского процесса.Огибающая одного стандартного отклонения для интегрального процесса S ( t ), снова рассчитанная по формулам. (3.3-11), поднимается как t ² и расширяется как t ^3/2 ⋅

Рисунок 3-10. Моделирование винеровского процесса X ( t ) с характеристическими функциями A ( x , t ) = 1 и D ( x , t ) = 1, и его интеграл по времени S ( t ).Обратите внимание на «дрейф» процесса, вызванный ненулевой функцией дрейфа. Мы использовали те же начальные условия, интервал выборки времени и параметры масштаба графика, что и на двух предыдущих рисунках. Пунктирные кривые снова очерчивают теоретические огибающие с одним стандартным отклонением для X ( t ) и S ( t ).

Рисунок 3-11. Еще одно моделирование винеровского процесса, которое отличается от моделирования на рис. 3-10 только начальным числом, используемым для единичного генератора случайных чисел.Сравните траектории X ( t ) на рисунках 3-10a и 3-11a с графиком на рисунке 3-2 эволюционирующей функции плотности марковских состояний P ( x , t | x ₀, t ₀) для общего винеровского процесса.

На рис. 3-12a мы показываем моделирование процесса Орнштейна-Уленбека с характеристическими функциями A ( x , t ) = — x и D ( x , t ). ) = 1, а с начальным условием X (0) = 3.Пунктирные кривые снова разграничивают огибающую одного стандартного отклонения, на этот раз рассчитанную по формулам (3.3-20) с t ₀ = 0, x ₀ = 3, k = 1 и D = 1. При выборе Δ t для этого графика мы сначала отметили, что условие точности первого порядка (3.9-8) здесь:

Рисунок 3-12. Моделирование процесса Орнштейна-Уленбека с характеристическими функциями A ( x , t ) = — x и D ( x , t ) = 1 и начальным условием Х (0) = 3.Процесс X ( t ) моделируется на (a), а его интеграл по времени S ( t ) моделируется на (b). Шаг по времени для моделирования здесь был Δ t = 0,0025, как и в предыдущих моделированиях. Пунктирные кривые — соответствующие огибающие одного стандартного отклонения.

Δt ≤ Min {ε11, ε120} = ε1 ⋅

Выбор Δ t = 0,0025, использованный в предыдущих моделированиях, таким образом, должен быть вполне приемлемым с точки зрения условия точности первого порядка.Необязательное условие построения графика (3.9-9) гласит:

Δt ≤ ε22 · 1 / x2 = (ε2 / x) 2⋅

Значение Δ t = 0,0025, использованное в предыдущих моделированиях, будет соответствовать ε ₂ ≤ 0,05 для | x | ≤ 1, и до ε ₂ ≤ 0,15 для | x | ≤ 3; поэтому выбор Δ t = 0,0025 вполне приемлем и в данном случае. Это моделирование X ( t ) следует сравнить с графиком функции плотности марковских состояний для процесса Орнштейна-Уленбека, показанным на рис.3-3. Классический пример стабильного стабильного непрерывного марковского процесса [см. Уравнения (3.3-25)]: X ( t ) в конечном итоге колеблется около стабильного состояния x = 0 со стандартным отклонением ( D / 2 k ) ^1/2 = (1/2) ^1/2 ≈ 0,707.

На Рис. 3-12b показан временной интеграл вышеупомянутой реализации X ( t ). Пунктирные кривые здесь представляют собой конверт одного стандартного отклонения для S ( t ), рассчитанный по формуле.Уравнения (3.3-21) с t ₀ = 0, x ₀ = 3, k = 1 и D = 1. Эти уравнения подразумевают, что центр огибающей для S ( t ) асимптотически приближается к постоянному значению 3, в то время как ширина конверта асимптотически растет как t ^1/2. Как мы обнаружили в подразделе 3.4.C [и более подробно рассмотрим в разделе 4.5], S ( t ) здесь приблизительно описывает траекторию частицы, совершающей броуновское движение, а X ( t ) описывает траекторию скорость частицы.

На рис. 3-13 показаны результаты другого моделирования процесса Орнштейна-Уленбека, которое отличается от предыдущего моделирования только начальным числом, используемым для генератора однородных случайных чисел с единичным интервалом.

Рисунок 3-13. Еще одно моделирование процесса Орнштейна-Уленбека, отличающееся от моделирования на рис. 3-12 только начальным числом, используемым в генераторе случайных чисел. Сравните траектории X ( t ) на рисунках 3-12a и 3-13a с графиком P ( x , t | x ₀, t ₀ ) на рис.3-3. Траектории S ( t ) на рисунках 3-12b и 3-13b приблизительно описывают явление броуновского движения , как показано в подразделе 3.4.C и далее в разделе 4.5.

На рис. 3-14 мы показываем два моделирования процесса Орнштейна-Уленбека с квадратичным шумом с A ( x , t ) = — x и D ( x , t ) = 1 + x ². Начальные условия и частота построения графиков для этих двух прогонов идентичны таковым для «простых» прогонов моделирования Орнштейна-Уленбека на предыдущих двух рисунках; однако размер временного шага Δ t был выбран меньшим.Так как в данном случае

Рисунок 3-14. Два моделирования процесса Орнштейна-Уленбека с квадратичным шумом с характеристическими функциями A ( x , t ) = — x и D ( x , t ) = 1 + x ², для начального условия X (0) = 3. Эти графики имеют тот же масштаб и частоту построения, что и на рисунках 3-12a и 3-13a, но использовалось меньшее значение Δ t . для поддержания точности моделирования.Функция P _s ( x ) для этого процесса — сплошная жирная кривая на рис. 3-4; сплошная кривая , светлая на фиг. 3-4 — это функция P _s ( x ) для обычного процесса Орнштейна-Уленбека, смоделированного на рисунках 3-12a и 3-13a.

∂x A (x, t) = −1 и ∂xD1 / 2 (x, t) = x (1 + x2) −1/2,

тогда условие точности первого порядка (3.9-8) читает

Δt ≤ Min {ε11, ε12 (1 + x2) x2} ≤ε12,

, где последнее неравенство действительно для всех x. Поскольку мы не хотим выбирать ε ₁ больше 0,01, мы возьмем Δ t = 0,0001. Однако, чтобы сохранить для целей сравнения ту же частоту построения графиков, что и в предыдущих графиках моделирования, мы построили график только для каждого двадцать пятого временного шага. Результирующий интервал построения 0,0025 соответствует значению ε ₂ в условии построения графика (3.9-9)

ε2 = (0,0025) 1/2 | A (x, t) | D1 / 2 (x, t ) = 0,05 x (1 + x2) 1/2 ≤ 0,05,

, что вполне приемлемо.Обратите внимание на сильные колебания X ( t ), когда процесс далек от нуля; это, конечно, является следствием того факта, что функция диффузии D ( x , t ) быстро увеличивается с | x |. Подобно обычному процессу Орнштейна-Уленбека на рисунках 3-12а и 3-13а, процесс Орнштейна-Уленбека с квадратичным шумом имеет x = 0 в качестве устойчивого состояния. Но, как мы видим из рисунка 3-4, стационарные функции плотности марковских состояний этих двух процессов не совпадают, при этом функция для процесса с квадратичным шумом имеет более тяжелые хвосты и более острые пики.Несмотря на то, что асимптотическое стандартное отклонение больше, чем у обычного процесса, процесс квадратичного шума фактически проводит больше времени в непосредственной близости x = 0, явление, которое мы назвали «устойчивостью с повышенным шумом». [См. обсуждение уравнений. (3.6-10) и (3.6-11).]

На рисунке 3-15 мы показываем четыре отдельных прогона моделирования непрерывного бистабильного марковского процесса, определяемого характеристическими функциями в уравнениях (3.6-18a), а именно

Рисунок 3-15.Показаны траектории четырех отдельных прогонов моделирования непрерывного бистабильного марковского процесса на рис. 3-5, для которых A ( x , t ) = — x ( x + 1.5 & gt; ( x — 1,7) и D ( x , t ) = 1.0. В каждом из этих четырех прогонов было X (0) = 0 и Δ t = 0,00025, только с каждой десятой точкой шага построены, чтобы сохранить ту же частоту построения, что и на предыдущих графиках.Пунктирными горизонтальными линиями показаны номинальные диапазоны стабильного состояния [ x _i — σ _i/2, x _i + σ _i /2], где x _i определяет местонахождение максимума пика в стационарной функции плотности марковского состояния P _s ( x ), а σ _i — гауссова эффективная ширина этого пика. Переходы в стабильные состояния относительно редки на временной шкале этих графиков, но спонтанный переход от x ₁ к x ₂, очевидно, происходит в (d).

A (x) = −x (x + 1,5) (x − 1,7), D (x) = 1,0.

В подразделе 3.6.C [см. Рис. 3-5] мы показали, что этот процесс имеет два стабильных состояния: x ₁ = — 1,5 и x ₂ = 1,7, с соответствующими ширинами σ ₁ = 0,8090 и σ ₂ = 0,7599, эти два стабильных состояния разделены состоянием барьера x _b = 0. Все четыре моделирования, показанные на рис. 3-15, использовались для временного шага Δ t = 0,00025, но чтобы сохранить ту же частоту построения, что и на предыдущих графиках, мы построили только каждый десятый шаг.Наш выбор Δ t руководствовался условием точности первого порядка (3.9-8), которое в данном случае означает, что D ( x ) не зависит от x ,

Δt ≤ Min {ε1 | ∂xA (x, t) |} = Min {ε1 | 3×2−0.4x — 2.55 |} ⋅

Для x ∈ [- 3, 3] знаменатель справа имеет максимальное значение 25,65; таким образом, выбор Δ t = 0,00025 означает, что ε ₁ может быть присвоено значение 0,0064, что кажется более разумным, чем значение 0.064, что получилось бы, если бы мы взяли Δ t = 0,0025.

Все четыре прогона на рис. 3-15 имели x ₀ = 0, так как это состояние барьера x _b, [см. Рис. 3-5], то процесс имеет примерно равный вероятность перехода либо в верхнее стабильное состояние x ₂, как на рис. 3-15a, либо в более низкое стабильное состояние x ₁, как на рис. 3-15b. Пунктирные горизонтальные линии на этих рисунках разграничивают интервалы [ x _i — σ _i /2, x _i + σ _i /2], где σ _i — это вышеупомянутая гауссова ширина пика x _i в стационарной функции плотности марковского состояния P _s ( x ).Из рисунков 3-15a и 3-15b видно, что как только процесс входит в определенную область стабильного состояния [ x _i — σ _i /2, x _i + σ _i /2], он более или менее доволен оставаться там. Выполнение моделирования на рис. 3-15c интересно тем, что сначала процесс демонстрирует значительную неуверенность в том, в какое стабильное состояние он хочет перейти: сначала он переходит в стабильное состояние x ², но затем, похоже, почти имеет второе состояние. мысли об этом решении.Фактически, из нашей разработки в разделе 3.7 мы знаем, что процесс не будет вечно зависать в каком-либо одном стабильном состоянии, а будет совершать «переходы» туда и обратно между двумя стабильными состояниями. И в моделировании, показанном на рис. 3-15d, процесс сначала переходит в стабильное состояние x ₁, но впоследствии совершает самопроизвольный переход в стабильное состояние x ₂ ⋅

На рис. 3-16 мы показываем четыре отдельных прогона моделирования непрерывного бистабильного марковского процесса, определяемого характеристическими функциями в уравнениях.(3.6-19a), а именно

Рисунок 3-16. Показаны траектории четырех отдельных прогонов моделирования непрерывного бистабильного марковского процесса на рис. 3-6, для которых A ( x , t ) = — x ( x + 1,5) ( x — 1,7) и D ( x , t ) = 1,0 + 0,25 x ². Каждый из этих четырех прогонов был запущен в состоянии барьера x _b = 0, и использовались те же Δ t и частота построения графиков, что и в четырех прогонах моделирования на рис.3-15. По сравнению с процессом, смоделированным на рис. 3-15, полосы стабильного состояния для этого процесса, очевидно, шире и немного смещены в сторону начала координат [сравните рис. 3-5 и 3-6], эти эффекты являются результатом квадратичного члена в функции диффузии D ( x , t ). Спонтанный переход из стабильного состояния x ₂ в стабильное состояние x ₁ почти происходит в (c) и действительно происходит в (d).

A (x) = −x (x + 1.5) (x − 1,7), D (x) = 1,0 + 0,25 x2⋅

В подразделе 3.6.C [см. Рис. 3-6] мы показали, что этот процесс имеет два стабильных состояния: x ₁ = — 1,42 и x ₂ = 1,62, с соответствующими ширинами σ ₁ = 1,0461 и σ ₂ = 1,0278, разделенными состоянием барьера x _b = 0. Как и в прогонах моделирования на рис. .3-15, все эти прогоны здесь имели x ₀ = 0 и Δ t = 0,00025, и были нанесены на график через каждые 0.0025 единиц времени. Чтобы проверить условие точности (3.9-8) для нашего значения Δ t , отметим, что в данном случае оно читается как

Δt ≤ Min {ε1 | 3×2−0,4x — 2,55 | , (Ε1x / [2 (4 + x2) 1/2]) 2} ⋅

В предыдущем примере мы обнаружили, что для x ∈ [- 3,3) и Δ t = 0,00025 первая величина в минимальных фигурных скобках соответствует принятию ε ₁ = 0,0064. Для второго члена в минимальных фигурных скобках имеем

ε1 = Max {x2 (4 + x2) 1/2 (0,00025) 1/2} = 0.0066,

, где максимизация берется за интервал x [- 3,3]. Таким образом, значение ε ₁ для этих симуляций становится 0,0066, что «достаточно мало».

Как и следовало ожидать из сравнения графиков стационарных функций плотности марковских состояний P _s ( x ) на рисунках 3-5 и 3-6, реализации процесса на рисунках 3-16 имеют несколько более «рыхлую» стабильность. состояний, чем реализации процесса на рис. 3-15. При моделировании на рис.3-16a процесс сначала переходит в стабильное состояние x ₂, в то время как в моделировании фиг. 3-16b процесс сначала переходит в стабильное состояние x ₁. Моделирование, показанное на рис. 3-16c, показывает процесс, почти переходящий из стабильного состояния x ₂ в стабильное состояние x ₁; такой переход действительно происходит в моделировании, показанном на рис. 3-16d⋅

. Мы завершим этот раздел, а следовательно, и наше обсуждение непрерывных марковских процессов, изучив результаты некоторых исследований Монте-Карло времен перехода между стабильными состояния двух бистабильных процессов на рис.3-15 и 3-16. С самого начала, возможно, следует отметить, что такие исследования часто невозможны из-за того факта, что среднее время для перехода в стабильное состояние, как правило, чрезвычайно велико по сравнению с наибольшим допустимым временным шагом моделирования Δ t. Однако для систем на рисунках 3-15 и 3-16 исследования методом Монте-Карло находятся в пределах осуществимости. Эти исследования полезны не только потому, что они предоставляют конкретные иллюстрации метода анализа Монте-Карло, но и потому, что они углубляют наше понимание общей природы переходов в стабильные состояния.

Чтобы изучить время перехода T ( x _i → x _f ) из стабильного состояния x _i в стабильное состояние x _f , мы должны сделать большое число N независимых симуляций процесса X ( t ), каждая симуляция имеет начальное условие X (0) = x _i , и каждое завершается, когда процесс сначала достигает (или сначала проходит вверху) состояние x _f ⋅ Единственное, что нас интересует в прогоне моделирования k ^th, — это время t _k его завершения, которое, конечно, составляет выборочное значение случайного переменная T ( x _i → _x f ).Из набора чисел t ₁, t ₂,…, t _N , затем вычисляем две величины

(3.9-10) 1N ∑k = 1N tk ≡ 〈t 〉 N, 1N ∑k = 1N tk2 ≡ 〈t2〉 N⋅

Очевидно, < t > _N и < t ² _N примерные соответственно первый и второй моменты T ( x _i → x _f ), эти приближения становятся точными в пределе N → ∞.И

(3.9-11) σN ≡ [〈t2〉 N− 〈t〉 N 2] 1/2

аналогичным образом аппроксимирует стандартное отклонение T ( x _i → x _f ). Таким образом, если N «достаточно велик», мы можем использовать следствие центральной предельной теоремы в уравнениях. (1.8-2) и (1.8-3) для оценки среднего T ( x _i → x _f ) как

(3.9-12) T1 (xi → xf) ≈ 〈t〉 N ± σN N − 1/2,

, где член ± дает доверительный интервал в одно стандартное отклонение.

В двух таблицах ниже показаны результаты такого исследования Монте-Карло времен перехода в стабильное состояние T ₁ ( x ₁ → x ₂) и T ₁ ( x ₂ → x ₁) для наших двух иллюстративных бистабильных систем. В этих таблицах мы показываем среднее время перехода, сначала вычисленное по точным формулам (3.7-18), а затем вычисленное по формуле Монте-Карло (3.9-12) с использованием N = 1000 выборок для каждого времени перехода. Обратите внимание, что в каждом случае оценка среднего значения методом Монте-Карло находится в пределах одного стандартного отклонения от точного значения, хотя различия здесь до двух стандартных отклонений не были бы поводом для беспокойства. Если бы мы обнаружили различия более чем на три стандартных отклонения, то мы должны спросить, был ли N взят достаточно большим или где-то была сделана ошибка. Но на самом деле превосходное согласие, показанное в таблицах, дает нам твердую уверенность в том, что наша теория времени первого выхода, а также наша методология непрерывного моделирования были правильно разработаны и применены.

50 33.7

Для бистабильного процесса на рисунках 3-5 и 3-15
	Точное уравнение (3.7-18)	Уравнение Монте-Карло. (3.9-12)	σ _N / < t _N
T ₁ ( x ₁ → x ₂)	33,1 ± 1,0	0,98
T ₁ ( x ₂ → x ₁)	92.15	92,3 ± 2,8	0,96

Чтобы понять, сколько компьютерной работы потребовалось для получения оценок Монте-Карло, о которых говорилось выше, рассмотрим переход x ₂ → x ₁ в первой системе. Этот переход требует в среднем 92 единиц времени, самого длинного из четырех рассмотренных переходов.С нашим размером временного шага Δ t = 0,00025 (то же, что использовалось при генерировании рисунков 3-15 и 3-16), средний прогон для этого случая должен занять 92 ÷ 0,00025 = 368 000 временных шагов; следовательно, N = 1000 прогонов моделирования, использованных для формирования нашей оценки Монте-Карло T ₁ ( x ₂ → x ₁) в первой системе, потребовало около 368 миллионов проходов через Основной цикл алгоритма моделирования на рис. 3-7. По современным стандартам это представляет собой существенную, но не титаническую вычислительную задачу.

Последний столбец в каждой таблице выше дает оценку Монте-Карло (3.9-11) стандартного отклонения каждого времени перехода в стабильное состояние, измеренное в единицах соответствующего среднего. В каждом случае видно, что стандартное отклонение лишь немного меньше среднего. Это означает, что фактическое время перехода, которое отличается от среднего на коэффициент от 1/2 до 2, должно быть довольно обычным явлением. И это также означает, что погрешность около 20%, отмеченная ранее в приближенной формуле (3.7-22) не имеет особого значения, если эта формула предназначена только для оценки «масштаба» времен перехода.

Тот факт, что Монте-Карло сгенерировал t _k -значений, позволил нам оценить не только среднее, но и стандартное отклонение времен перехода в стабильное состояние, намекает на универсальность метода анализа Монте-Карло. Фактически, просто путем гистограммы t _k -значений, используемых при вычислении сумм (3.9-10), мы можем получить четкое представление о форме функции плотности для соответствующего времени перехода.На рис. 3-17a мы показываем гистограмму значений 1000 t _k , полученных в ходе моделирования перехода x ₁ → x ₂ в процессе, показанном на рис. 3-6. и 3-16. На рис. 3-17b показана гистограмма значений 1000 t _k , полученных для перехода x ₂ → x ₁ в том же процессе. Хотя среднее время перехода x ₁ → x ₂ составляет 19.6 единиц времени, 174 из 1000 выборок упали ниже 5 единиц времени, а 4 упали выше 100 единиц времени. А для перехода x ₂ → x ₁ со средним временем 38,3 единицы времени 97 из 1000 выборок упали ниже 5 единиц времени, а 6 упали выше 200 единиц времени. Очевидно, среднее время перехода T ₁ ( x _i → x _f ) дает нам немногим больше, чем оценку порядка величины того, как долго нам придется ждать, прежде чем процесс, изначально находящийся в стабильном состоянии x _i , сначала достигнет стабильного состояния x _f ⋅

Рисунок 3-17.Гистограммы Монте-Карло генерируют стабильные времена перехода между состояниями для непрерывного бистабильного марковского процесса, показанного на рисунках 3-6 и 3-16. Гистограмма (а) показывает 1000 выборок T ( x ₁ → x ₂), для которых теоретически ожидаемое среднее значение составляет 19,6. Гистограмма (b) показывает 1000 выборок T ( x ₂ → x ₁), для которых теоретически ожидаемое среднее значение составляет 38,3. Наложенные кривые — это то, что мы получили бы асимптотически , если бы времена перехода были чисто экспоненциальными случайными величинами с этими соответствующими средними.Хотя мы знаем, что экспоненциальные формы не могут быть в точности правильными, они, очевидно, обеспечивают довольно хорошее соответствие в этом случае, за исключением провалов в данных, близких к нулю.

Кривые, наложенные на гистограммы на рис. 3-17, не являются ни наилучшими, ни ожидаемыми формами; скорее, это то, что гистограммы приблизились бы к , если бы времена перехода в стабильное состояние были экспоненциальными случайными величинами; более конкретно, установив на _{, если} ≡ 1/ T ₁ ( x _i → x _f ), кривые на рис.3-17 — графики функции

[aifexp (−aift)] NΔbin,

, где общее количество выборок N = 1000, а ширина ячейки гистограммы Δ _bin = 5. Как мы доказали на В конце раздела 3.7 времена перехода в стабильное состояние для непрерывного марковского процесса равны , а не с чисто экспоненциальным распределением. Поскольку наши данные Монте-Карло показывают, что функция плотности T ( x _i → x _f ) в этом случае достигает пика при некотором строго положительном значении времени , неэкспоненциальный характер T ( x _i → x _f ) обосновано; тем не менее, мы видим, что соответствие экспоненциальной функции плотности для t ≥ T ₁ ( x _i → x _f ) замечательно хорошо.

Бистабильное восприятие

Визуальная информация, поступающая в мозг, по своей сути неоднозначна. Это заставляет видеть процесс, в котором важно принимать решения о том, что воспринимать из этого неоднозначного потока информации — например, используя информацию из прошлого, чтобы предсказать, что появится.

Бистабильное восприятие выводит это на новый уровень. Это усиливает двусмысленность, присущую всему видению, ограничивая возможные интерпретации от одного входа до (обычно) двух интерпретаций.Однако эти интерпретации являются взаимоисключающими, что означает, что в каждый момент времени будет восприниматься только одна интерпретация. Это первое перцептивное состояние не длится бесконечно, но переключается на перцептивное преобладание другой интерпретации, что приводит к переключению между перцептивными состояниями с постоянным постоянством входных данных. Замечательно то, что когда вы претерпеваете изменение в состоянии восприятия, вы становитесь свидетелями изменения состояния вашего зрительного мозга более прямым образом, чем почти в любом другом случае.

Стимул соперничества в бинокль (лучше всего видно через анаглифические красно-зеленые очки), куб Неккера (посмотрите его некоторое время!) И реакции мозга на переходы соперничества.

Начиная с 19 века, научные дискуссии были сосредоточены на том типе мозговой активности, который «делает» бистабильное восприятие. Некоторые исследователи, начиная с Германа фон Гельмгольца, рассматривали изменения восприятия при бистабильности как процесс, сильно связанный с изменениями внимания. Другая школа мысли, основанная Эвальдом Герингом, концептуализировала бистабильное восприятие больше в терминах простого механистического процесса, который происходит более или менее автоматически.Эти дебаты все еще продолжаются, и исследования нашей лаборатории играют роль в этих дебатах.

С появлением фМРТ исследователи могли внезапно заглядывать в мозг участников, когда они испытывали бистабильное восприятие. Позволив своим участникам нажимать кнопку всякий раз, когда они видели переход, а также создали экспериментальную ситуацию, в которой переходы «воспроизводились» на экране с той же инструкцией для участников. Они думали, что сопоставление активаций мозга между этими двумя ситуациями покажет, что механизмы мозга участвуют в эндогенных изменениях восприятия в бистабильности, помимо тех, которые участвуют в экзогенных визуальных изменениях.Они обнаружили, что лобная и теменная области в правой части мозга специально активировались во время «реальных» и «фальшивых» переключений восприятия, как показано на рисунке справа.

Но что это за активации, связанные с переходом? Наша лаборатория пыталась разобраться в функциональной роли этих активаций. В этих попытках мы руководствовались впечатлением, что переключение восприятия в бистабильности является сложным когнитивным феноменом, включающим переключение задач, возбуждение и т. Д.То, что происходит в мозге, представляет собой смесь факторов, вызывающих переключение, в сочетании с теми механизмами мозга, которые замечают переключение, и теми, которые подготавливают вашу двигательную реакцию, а также тех механизмов мозга, которые переключаются с задачи обнаружения на синхронизированную. -ответ (нажатие кнопки по времени до конца переключателя) задача. Действительно сложно сделать экранный «переключатель» похожим на эндогенно сгенерированный именно по этим перцептивным и когнитивным параметрам. Например, невозможно создать переключатель воспроизведения, который можно принять за эндогенный переключатель — наблюдатели всегда видят.

Итак, наша цель — выделить точную последовательность событий, которые в совокупности формируют реакцию мозга на переключатели восприятия. Мы сделали это, создав переключатели воспроизведения, которые более реалистичны, чем те, которые использовались ранее, и обнаружили, что эти более реалистичные переходы вызывают активацию мозга, которая очень сравнима с активацией реальных переключателей [1]. Более того, нам недавно удалось кое-что довольно крутое: мы смогли создать стимул, при котором наблюдатели не замечают переключения, потому что изображения глаз статистически схожи.Затем мы обнаружили, что эти незамеченные переключатели вызывают лишь незначительную активацию мозга [2]. Эти результаты говорят против роли этих активаций мозга, вызывающих переключение, но остается неясным, какие активации мозга связаны с какими когнитивными факторами в процессе восприятия переключений и сообщения о них. Эти переключатели в бистабильном восприятии, таким образом, являются очень красивым примером сложных процессов принятия решений и окном того, как четкое принятие решений происходит в повседневных ситуациях.

Кнапен, Т., Brascamp, J., Pearson, J., van Ee, R. & Blake, R.
Роль лобных и теменных областей мозга в бистабильном восприятии.
Journal of Neuroscience 31, 10293–10301 (2011).
Brascamp, J., Blake, R. & Knapen, T.
Незначительная лобно-теменная активность BOLD, сопровождающая незарегистрированные переключения в бистабильном восприятии.
Nature Neuroscience (2015). DOI: 10.1038 / nn.4130

Что такое бистабильное реле?

Были ли случаи, когда вы или технический специалист снимали или заменяли реле, но обнаруживали, что стороны реле выпирали, а пластиковые стороны иногда оплавлялись?

Это вздутие может произойти, когда катушка должна постоянно находиться под напряжением.Этот процесс позволяет температуре повышаться в реле и в компьютере, контролирующем ток реле — либо в блоке управления двигателем (ЭБУ), либо в других блоках управления. Например, компьютер управляет несколькими обычными реле, которым требуется постоянный ток на катушку, чтобы реле оставалось активным. Однако с бистабильным реле, как только реле установлено (контакты замкнуты), ток снимается с катушки, и реле остается в установленном положении.

У большинства техников есть ящик, заполненный всеми видами и типами реле, используемых для тестирования.Когда дело доходит до бистабильных реле, замена бистабильного реле на обычное реле или наоборот может нанести серьезный ущерб вашим автомобилям и автопаркам.

Немного предыстории

Прежде всего важно понять, что существует разница между реле с подавлением и без подавления. Наиболее популярные версии реле с подавлением помех имеют либо диодное подавление, либо резисторное подавление — со встроенным диодом или резистором, соответственно, — для подавления скачков напряжения (см. рис.1 ).

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5dcd811cd72a8750008b46ca» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Рис. 1: Реле с подавлением тока имеют диод, предназначенный для подавления скачков напряжения. Эти типы реле либо с подавлением диодов, либо с подавлением резисторов ». data-embed-src = «https://img.fleetmain maintenance.com/files/base/ebm/fm/image/2019/11/Fig._1___DiagramCombined.5dcd811750856.png?auto=format&fit=max&w=1440» data-embed -caption = «Рис. 1: Реле подавления помех имеют диод, предназначенный для подавления скачков напряжения.Эти типы реле либо с подавлением диодов, либо с подавлением резисторов. «Data-embed-credit =» Фото любезно предоставлено K&D Technical Innovations «]}%

(Прочтите колонку» Обучение за март 2018 г. » реле.)

Техники всегда должны проводить стендовые испытания каждого реле, включая реле с подавлением. высокое напряжение, возникающее при выключении катушки реле (см. рис.2 ).

Рис. 2: В обучении, проводимом K&D Technical Innovations, технический персонал может провести тест, используя мультиметр с достаточно высокой частотой дискретизации, чтобы зафиксировать высокое напряжение, возникающее при выключении катушки в реле. любезно предоставлено K&D Technical Innovations

Некоторые из более дорогих цифровых мультиметров не достаточно быстры, чтобы уловить это. Для выполнения этого теста вам также понадобится измеритель с функцией «Пик мин. / Макс.» Или «ЗАПИСЬ».

Подумайте, что это напряжение может делать с вашими системами.Даже использование правильного реле подавления не обеспечивает гарантийную защиту; цепь подавляемого реле могла обрываться или, что еще хуже, закорачиваться.

Чрезвычайно важно проверить, заменить и / или использовать правильное реле для правильного применения. Не позволяйте никому говорить вам, что если реле помещается в ту же полость, оно будет работать — даже если вам просто нужно протестировать заведомо исправное реле, чтобы увидеть, работает ли система. Последствия могут означать попадание в цепь высокого напряжения.

Если вы заменяете или тестируете реле, обязательно используйте схему на внешней стороне реле, чтобы убедиться, что правильное реле входит в правильное гнездо (см. рис. 3 ).

Отличия

Бистабильные реле используют гораздо меньший ток или силу тока, что, в свою очередь, создает меньше тепла и позволяет компьютеру автомобиля (модулю управления двигателем или ECM) работать при более низкой температуре.

Бистабильные реле сохраняют свое коммутируемое положение даже при пропадании тока питания катушки.Это означает, что бистабильные реле могут предотвратить потерю информации о текущем состоянии переключения.

Кроме того, с бистабильным реле компьютер автомобиля заземляет цепь для включения реле. Когда на катушку не подается напряжение, реле продолжает выполнять свою работу и остается подключенным, даже когда точка контакта замкнута. Чтобы сбросить реле в разомкнутое положение, цепь управления меняет направление тока, что приводит к размыканию контактов.

Но что будет, если нет сигнала на размыкание реле? Это могло стать паразитным стоком.

Важно отметить, что бистабильные реле используют меньший ток на стороне катушки реле. Это позволяет активировать несколько реле и управлять ими по одной цепи. Это также снижает нагрузку на генератор и системы зарядки автомобиля.

Последствия

Представьте, что произошло бы, если бы обычное реле было случайно заменено бистабильным реле. Если это произойдет, заземление обычного реле замкнет контакты, и техник не сможет разомкнуть цепь.Реле останется включенным, и это может создать паразитный сток в цепи.

Давайте обратим сценарий, заменив бистабильное реле обычным реле. Обычное реле замыкает точки контакта и замыкает цепь, но в тот момент, когда компьютер снимает заземление с реле, цепь размыкается.

В этом сценарии мы даже не рассматриваем, подавлено ли замененное обычное реле или нет. Если бистабильное реле было заменено обычным реле без подавления, которое могло вызвать повреждение цепи и постоянное повреждение компонентов, пока кто-то не поймет, что было установлено неправильное реле.

K&D Technical Innovations ( kdtechnicalinnovations.com ) — поставщик услуг, предлагающий обучающие решения для промышленности и образования. Владелец Кейт Литтлтон специализируется на проблемах связи CAN и диагностике лабораторного оборудования и в настоящее время является председателем станции электрических испытаний TMC SuperTech. Литтлтон имеет множество сертификатов ASE, а также девять сертификатов Toyota и 11 сертификатов GM.

Джордж Аррантс — консультант по обучению в K&D Technical Innovations.Как консультант по автомобильному образованию, специализирующийся на аккредитации программы ASE, Аррантс работает с инструкторами и администраторами для развития партнерских отношений с местным бизнесом и промышленностью через консультативные комитеты программы. В прошлом он возглавлял TMCSuperTech Совета по технологиям и техническому обслуживанию — Национальное соревнование технических специалистов — и TMCFutureTech — Национальное студенческое соревнование технических специалистов. Всю свою карьеру он работал в сфере автомобильных услуг и образования.Он работает с Образовательным фондом ASE в качестве менеджера Союза средних / тяжелых грузовиков.

Бистабильные синонимы, Бистабильные антонимы — FreeThesaurus.com

Фото 1: Интегральная схема драйвера бистабильного дисплея (E-Paper) Solomon Systech Limited была принята для использования в электронных этикетках для полок (ESL), которые в настоящее время работают в T-Shop & Lab, расположенном в Гонконгском научном парке. пример самородного металла с бистабильными и электрически переключаемыми состояниями спонтанной поляризации — отличительной чертой сегнетоэлектричества.Анализ основан на разработке подрешения и суперрешения для класса дискретных бистабильных задач реакции-диффузии, а также на обобщении классического результата Аронсона и Вайнбергера, касающегося распространения локализованных возмущений. осуществимая идея для реализации гибкого и настраиваемого оптического бистабильного и трехстабильного устройства. Phys, «Точно решаемое уравнение Шредингера с бистабильным потенциалом», Американский журнал физики, т. Бистабильные фотохромные соединения, способные к обратимому превращению между двумя стабильными изомерными формами, широко используются разработка материалов для молекулярной электроники, оптического хранения данных, оптической коммутации, устройств молекулярной логики, фотофармакологии, биовизуализации, химио- и биосенсоров [1-7].Chmaj, «Бегущие волны бистабильной динамики на решетке», журнал SIAM по математическому анализу, том Ромлинг, «Бистабильная экспрессия CsgD в развитии биопленок серовара Typhimurium Salmonella enterica», Journal of Bacteriology, vol.Przybilla et al., Бистабильные эпигенетические состояния объясняют возрастное снижение неоднородности мезенхимальных стволовых клеток, «Stem Cells, vol.Tang,» Моделирование и эксперимент бистабильного устройства сбора энергии с двумя степенями свободы с магнитной связью, «Mechanical Systems and Signal Processing, vol.Бистабильная пластина может запускать защелкивание, преодолевая критическую нагрузку для реализации колебаний большой амплитуды. Новая разработка ступенчатой функции или бистабильных опсинов и опсинов, таких как Jaws — ингибирующий опсин, который активируется светом инфракрасной длины волны [66] — -открывает новые возможности для неинвазивных манипуляций in-vivo. В разделе 4 мы кратко рассмотрим основные особенности стохастического резонанса с использованием движения частицы в стандартном бистабильном потенциале. Цин, «Повышение способности собирать энергию из случайной вибрации путем уменьшения потенциальный барьер бистабильного комбайна, «Механические системы и обработка сигналов», вып.Редко были результаты на обычных бистабильных изображениях в B-режиме, специфичных для определенного типа массы таза.

Эксперимент: бистабильное восприятие

Фон

Разработано и написано Иво Лейва и Фабиолой Санчес, студентами нейробиологии Чилийского университета.

Это эксперимент, сделанный своими руками; вы строите сами!

Одна из многих увлекательных областей когнитивных наук — изучение человеческого восприятия.Человеческое восприятие может измерять вкусы, трехмерную локализацию звука, распознавание образов и многое другое в богатой и старой научной литературе. Таким образом, в лаборатории имеется множество различных инструментов для регистрации компонентов и изменений, составляющих человеческое восприятие, от простых рукописных бумажных журналов до компьютеров для обработки сигналов в реальном времени.

Недорогие машины часто имеют серьезные ограничения, наиболее распространенными из которых являются отсутствие цифровой резервной копии данных для вычислительного анализа, анализ постфактум без данных в реальном времени, низкая систематичность или обычно дихотомические варианты (Да / Нет, A / B ), которые игнорируют градуированные компоненты, лежащие в основе восприятия.

Типичные эксперименты с восприятием проводятся с использованием стимулов, которые имеют две различные устойчивые формы. Это называется бистабильностью и означает, что они могут восприниматься либо как форма A, либо как форма B с течением времени, причем ни одна из них не является «правильной» формой восприятия стимула. Два известных бистабильных стимула — это оптические иллюзии куба Неккера и вазы Рубена.

Некоторые типы анаграмм, такие как испанские слова для хамона (jamón) и nun (monja), при многократном повторении приводят к изменению восприятия, когда одно слово трансформируется в другое.Этот процесс изменения значения данного стимула с течением времени вызывает большой интерес в когнитивных науках, психологии и, в последнее время, в нейробиологии. Во-первых, где происходит переключение восприятия в мозгу (отображение) и как нейронные сети переключаются между двумя режимами восприятия (анализ нейронных цепей)?

Поэтому именно для этого мы создали Феноменограмму, устройство, способное непрерывно регистрировать в реальном времени восприятие испытуемых во время экспериментов с бистабильностью.

Наше устройство может быть проанализировано вместе с данными мозговой активности, такими как данные ЭЭГ или ПЭТ, для выявления сетевых изменений во время перцепционных сдвигов. Какие наши улучшения по сравнению с другими дизайнами? — низкая стоимость, портативность, дизайн с открытым исходным кодом и возможность оценивать оцениваемые ответы.

Загрузки

Прежде чем начать, убедитесь, что на вашем ноутбуке установлены программы Arduino и Processing. Мы рекомендуем загрузить самую последнюю версию Processing, но мы протестировали ее до версии 1.5.1, и наш код работает. «Скетч» Arduino — это то, что вы устанавливаете на печатную плату Arduino с помощью программного обеспечения для ноутбука Arduino (вам нужно сделать это только один раз), а «Скетч» обработки запускается в программном обеспечении для обработки на вашем ноутбуке, разговаривая с печатной платой Arduino чтобы вы могли визуализировать и сохранять данные на вашем компьютере при проведении экспериментов.
Загрузите наши скетчи Arduino (.ino) и Processing (.pde)

Видео

Материалы

Полный список материалов следующий:

1x Arduino Uno
1x Arduino ProtoShield
1x линейный потенциометр
1x ручка
1x фотодиод
1x резистор (10 кОм)
1 аудиокабель для наушников
1 разъем для кабеля аудионаушников (или альтернатива RadioShack)
Некоторые провода
Некоторые штекерные и женские штыревые разъемы
Некоторые термоусадочные трубки
1 Корпус, размеры 6 дюймов (152 мм) на 3 дюйма (76 мм) на 2 дюйма (51 мм) или вариант RadioShack
Your ToolBox! Из основных механических (ручные дрели, отвертки) и электрических инструментов (принадлежности для пайки)

Процедура

В этой конструкции мы используем популярный микроконтроллер Arduino с настраиваемым экраном для интерфейса человека в сочетании с кабелем фоторезистора для беспроводной связи с другими устройствами со светом.

Кастомный щит

Прежде всего, нам нужно собрать корпус нашего Phenomenogram Custom Shield. Для этого припаяйте все разъемы Arduino ProtoShield к его аналоговым и цифровым входным отверстиям.
Теперь прикрепите в центре прото-области ряд из трех женских заголовков и еще один ряд из двух заголовков в другом месте, где вы хотите. На трех разъемах соедините перемычками левое положение к 5 В, центральное положение — к аналоговому входу A2, а правое — к GND.Для двух разъемов подключите правую позицию к 5 В, а левую сторону к A0 и резистору 10 кОм, идущему к GND.
Эта принципиальная схема будет полезна при построении вашей схемы.
На данный момент достаточно. Позже мы прикрепим его к Arduino Uno.

Интерфейс человека

Теперь о аксессуарах. Поскольку мы собираемся зарегистрировать перцепционный переход от одного стимула к другому, ручка, которую пользователь перемещает, чтобы сигнализировать об одном восприятии vs.другой будет полезен. Возьмите линейный потенциометр 10 кОм, и вы увидите, что на нем три клеммы. Припаяйте провод к каждой из трех клемм. Используйте провода разного цвета для каждого соединения; это будет руководство на будущее.
Теперь возьмите три контактных разъема и припаяйте их к другой стороне каждого провода. Накройте соединение термоусаживающейся трубкой, чтобы изолировать и защитить паяные соединения.
Это будет наш человеческий интерфейс, в котором человек будет вращать ручку в положениях, чтобы рассказать нам о своем восприятии монха и хамона, перемещая ручку.Информация будет отправлена на компьютер через микроконтроллер Arduino, подключенный к компьютеру через USB-кабель.

Пробный индикатор

Наша следующая задача — найти способ определить, когда эксперимент начался, а когда закончился. Это называется «маркер события». Эти эксперименты с восприятием (оно может быть визуальным или звуковым) проводятся в темной комнате, где человек фокусируется на экране компьютера на черном фоне, и когда в углу экрана появляется небольшое белое поле, это означает начало испытание.Таким образом, мы использовали фоторезистор, который отправляет различное значение на Arduino в зависимости от того, присутствует ли белый квадрат (высокая яркость) или нет квадрата (низкая яркость). Кабель фоторезистора крепится непосредственно перед той частью экрана, где появляется белый квадрат.
Для изготовления этого кабеля фоторезистора возьмите аудиокабель и фоторезистор, разрежьте аудиокабель пополам и обнажите сигнальный (обычно красный) и заземляющий провод (обычно неизолированный). Припаяйте каждый конец фоторезистора к сигнальному и заземляющему проводу аудиокабеля (полярность не имеет значения).Закройте паяные соединения изолентой и термоусадочной трубкой, чтобы защитить соединение.
Теперь возьмите штекер телефонного кабеля и присоедините к нему два провода — один к сигнальной клемме, а другой к клемме заземления. Присоедините два штыревых разъема к другому концу проводов и снова используйте термоусадочную трубку для защиты стыков.

«Кахита» — все в целом

Осталось только собрать все части вместе.
Присоедините ProtoShield к Arduino
Подключите кабель потенциометра к трехконтактному разъему на Proto-Shield (ориентация важна, используйте фотографию ниже в качестве руководства).
Присоедините разъем кабеля фоторезистора к разъему с двумя разъемами на Proto-Shield (ориентация здесь НЕ важна, в отличие от подключения потенциометра).
Вы можете положить все это в пластиковый ящик, чтобы защитить оборудование и придать Феноменограмме красивый вид.
Подсоедините кабель фоторезистора, кабель USB, добавьте несколько этикеток и Voilà !, все оборудование готово. Как только вы это сделаете, просто загрузите скетч Arduino с помощью USB-интерфейса вашего компьютера и запустите скетч обработки, чтобы начать изучение изменений вашего восприятия! Используйте этот аудиофайл, чтобы проверить переключение вашего восприятия. Чтобы записать данные, нажмите клавишу «r» на клавиатуре, когда запущен скетч обработки. В файле .csv есть три столбца: время, показания регулятора и наличие или отсутствие света (проба или нет), с «1» или «0».
Навигация по записям
Тиристор как работает. Тиристор: принцип работы, виды, характеристики и применение
Диод кд105б. Диод КД105Б: характеристики, применение и особенности использования
Похожие записи

21.11.2024 0
Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

19.11.2024 0
Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

19.11.2024 0
Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт
Рубрики
Автолюбителям
Датчик
Лайфхаки
Преобразователь
Своими руками
Схемы
Усилитель
Разное
Карта сайта
© M-Gen

Для бистабильного процесса на рисунках 3-6 и 3-16
	Точное уравнение (3,7-18)	Монте-Карло Уравнение (3,9-12)	σ _N / < t > _N
T ₁ ( x ₁ → x _{51 2}) 9	19,63	19.5 ± 0,6	0,94
T ₁ ( x ₂ → x ₁)	38,29	38,9 ± 1,2	0,96