Wsr

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

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

angezeigte Spannungen und Ströme

• Die angezeigten Ströme und Spannung können nach der Schaltungsdefinition durch einen Strichpunkt getrennt erfolgen.
• Sie werden einfach durch Beistrich getrennt angegeben

Folgenden Definitionen sind hierbei möglich:

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 Index 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!_

Beispiele

Definition	Schaltung
,R,C,,R,LL;IC1>p,UR1!,Ua_,Ue-	:
U,R,R,A;UR1,UR2,IR1>1,IA1-	:
U,R,R,A;UR1,UR2,IR1>1,IA1-,A1:.,R2:Rx,URx>x	:
,R,R;Ue?,Ie-,UR1?,UR2>a	:
,R,C?,,	:

Datensätze

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

Verwendung des Plugins in der Frage

Einfügen von Angabewerten

Im Frageeditor kann man mit der rechten Maustaste und Plugin-Angabe die Angabe für alle generierten Datensätze in den Fragetext einfügen lassen.

Wird später das Plugin verändert wird dieser Test nicht automatisch nachgeführt. Er muss dann entweder gelöscht und neu eingefügt, oder händisch angepasst werden.

Beispiel:

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

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.

Zeichenelemente des Plot-Plugins

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

Das Koordinatensystem des Bildschirmfensters hat den Nullpunkt links unten.

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

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

Beispiele:

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

Maximafeld

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

[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.

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
argSR1	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