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Hallo Leute,

ich bin neu hier, weil ich ein Problem habe.

Ich soll eine koplanare Zweibandleitung mittels FEM umsetzen und weiß überhaupt nicht wie ich da ran gehen soll.

Soll ich erst mal mit den physikalischen und elektrotechnischen Beziehungen anfangen? Ich welcher Literatur könnte es so etwas geben?

Bin für jede Hilfe dankbar. 

MfG Joe

[Diese Nachricht wurde von UglyJoe am 11. Jan. 2012 editiert.]

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Da man nicht erwarten kann, dass jeder eine "koplanare Zweibandleitung" kennt, wäre es sicherlich sinnvoll, diese mit einer Skizze zu erläutern.
Was ist unter "mit FEM umsetzen" zu verstehen? Was soll denn ermittelt werden?

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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AufgabeTeil1.jpg AufgabeTeil2.jpg

Hallo Wolfgang,

hatte erst jetzt Zeit dir zu anworten.

Habe die gesamte Aufgabe mal eingescannt.

Was wären jetzt deiner Meinung nach die ersten Schritte für mich?

Feldtyp ist denke ich nur elektrostatisch oder?

Die Zweileiteranordnung müsste man irgendwie in 2 gleiche symmetrische Teile unterteilen können oder?

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Zuerst setzt man sich mit der Aufgabenstellung auseinander, damit man irgendwann mal in der Lage ist, für ein Forum geeignete Fragen zu stellen.
Dazu ist natürlich auch das Durchsehen der Literatur erforderlich.
Z.B. ist in "FEM für Praktiker Band 4 Elektrotechnik" das Beispiel "Elektrostatisches Feld zweier paralleler Zylinder" (Zweidrahtleitung) enthalten. Das kann man Schritt für Schritt nachvollziehen und wenn man das verstanden hat, lässt sich das auf die eigene Aufgabestellung abwandeln.
(empfehlenswert ist auch zuerst die Betrachtung der vollen Geometrie mit grober Vernetzung und erst danach die Ausnutzung der Symmetrie.)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Die Literatur habe ich.

Außerdem habe ich das Taschenbuch der Hochfrequenztechnik und das Lehrbuch der Hochfrequenztechnik.

Also soll ich zu erst die ANSYS Beispiele durcharbeiten?

Bei mir ist es so, dass ich die Befehle eingebe aber nicht wirklich verstehe was sie machen.

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Ich habe jetzt 3 Rechtecke definiert, also das Substrat und die beiden Leiter und danach habe ich die Linien eingeteilt und unterteilt. Da wo das Feld stark ist feinere Unterteilungen und dort wo es schwächer ist sind die Unterteilung gröber.

Erste Frage: Die Linie zwischen den Beiden Leitern habe ich gleichmäßig fein geteilt, müsste die "Feinnheit" der Unterteilungen der Linie aber nicht vom Leiter links zur Mitte abnehmen und dann von der Mitte zum Leiter links wieder zunehmen?

Kann ich die Linie irgendwie teilen? (zwei Linien daraus machen)

Danach habe ich es jetzt soweit, dass ich die Materialeigenschaften festgelegt (Nummer 2 für das Substrat mit epsilon=9,8) habe, danach habe ich die Nummerierung aktiviert, und jetzt haben meine Leiter die Nummer 1 und das Substrat die Nummer 2. Die Dielektrizitätszahl der Leiter sollte doch aber quasi nicht vorhanden sein oder? Und die von Luft habe ich quasi auch nicht angeben?!

Und wo kann ich die Permeabitilitätszahl für die Leiter festlegen?

Ich hoffe das waren jetzt forengerechte Fragen. 

Danke.

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UglyJoe1.txt

Ja, so etwa geht das.
Um nicht alle Einzelheiten anzuführen, hängt hier ein Quelltext dran.
Der erfüllt natürlich noch nicht alle Anforderungen der Aufgabenstellung, ist aber als Anregung für eine erste lauffähige Version geeignet.
Vielleicht sollte er zuerst zeilenweise eingegeben werden. Da lässt sich die Wirkung im Hauptfenster und im Textausgabefenster verfolgen.
Wenn eine Anweisung nicht bekannt ist, kann die Erläuterung mit help,Anweisung in der Befehlszeile des Hauptfensters angefordert werden.

(Erst muss das Programm mal laufen. Um die Netzdichte kümmern wir uns später.)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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input.txt

Das sieht ja ganz anders aus als bei mir?!

Die Variablendefinition ist aber auf jeden Fall eleganter, hab ich in der Form noch nicht.

Vielen Dank!!!

Hab mal mein Input-File rangehängt.

[Diese Nachricht wurde von UglyJoe am 18. Jan. 2012 editiert.]

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Ohne die Modellierung der umgebenden Luft geht es nicht.
Da die absolute Permittivität in dem Elementtyp bereits berücksichtigt ist, ist unbedingt zu empfehlen bei den SI-Einheiten (m, kg, s, A) zu bleiben.
(Ich kann nur empfehlen mit meinem Quelltext weiter zu arbeiten, wenn er denn verstanden wurde.)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Ich werde den Quellcode heute mal Schritt für Schritt durchgehen und wenn Fragen auftauchen sollte werde ich mich umgehend melden. 

Ich danke dir!

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Mal noch eine allgemeine Frage. Wie kann ich denn die Kapazität mathematisch errechnen? Damit kann ich doch vergleichen ob meine Berechnung mittels Ansys stimmen oder?

Es wird außerdem gern gesehen, dass ich nur die Hälfte modelliere, daran sieht man, dass ich mir was dabei gedacht habe. =)

[Diese Nachricht wurde von UglyJoe am 19. Jan. 2012 editiert.]

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Die Aufgabenstellung suggeriert, dass es in der angegebenen Literatur eine analytische Lösung für die Bandleitung (ohne Basisplatte) gibt. Also mal nachsehen.
Die Ausnutzung der Symmetrie (sicher kein Problem) sollte man erst machen, wenn eine grob vernetzte Gesamtanordnung läuft. (Habe ich mich da wiederholt?)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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UglyJoe4.txt

Wenn man sich das Feldbild der Anordnung anschaut, erkennt auch die Symmetrie der Lösung. In der Mitte läuft die Potenziallinie mit dem Potenzial 0. Dann kann man natürlich auch dort das Potenzial 0 vorgeben und die linke Hälfte aus der Berechnung weglassen.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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fuerForum.txt

Nach etwas längerer Pause komme ich nun wieder dazu die Aufgabe weiter zu bearbeiten. Ich habe mal meine Lösung weiterverfolgt und würde nun gern wissen ob ich damit auf dem richtigen Weg bin oder eher nicht. Wäre schön wenn mal Jemand drüber schauen könnte. Besten Dank. 

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cad.txt

Ich habe die Luft darunter vergessen. Ich habe jetzt mal mit der Vorlage von Wolfgang weiter gearbeitet, aber da bekomme ich jede Menge Fehlermeldungen.  

Ich habe jetzt alle relevanten Beispiele aus FEM für Praktiker (Band 1 und 4) durchprobiert, aber irgendwie funktioniert es nicht so wie ich es mir vorstelle. 

[Diese Nachricht wurde von UglyJoe2 am 17. Mrz. 2012 editiert.]

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Uglcad.txt

Ja, es reicht vielleicht nicht aus, alles auszuprobieren. Man sollte versuchen, es auch zu verstehen.
Mit wenigen kleinen Änderungen läuft doch Quelltext!

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Vielen Dank. Jetzt fehlen aber die beiden Pfade für das Integral und die Verschiebungsflussdichte wieder.

[Diese Nachricht wurde von UglyJoe2 am 18. Mrz. 2012 editiert.]

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Ja, die habe ich weggelassen. Aber wenn man erst einmal eine Lösung hat, ist das doch eine Kleinigkeit, die wieder hinzuzufügen.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Bei  cmatrix, 2, 'leiter', 2, 0  kommt der Fehler "conductor component leiter1 must obtain nodes", was hat es damit auf sich? Das Potential liegt doch auf den Knoten?

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Ich versteh es einfach nicht. ;(

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Ich habe eine Lösung wo die Fehlermeldung nicht kommt (die ich gepostet habe), da ist allerdings das Ergebnis der CMATRIX Murks.

Wenn ich die Lösung von Wolfgang nehme scheint es zu stimmen (ich gehe mal davon aus), aber es kommt ein Fehler bei CMATRIX (siehe 2 Posts zuvor).

Ich bin echt am Verzweifeln, ich bekomme es einfach nicht hin, ich weiß auch nicht mehr was ich noch probieren soll. 

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Welcher Quelltext liefert denn die Fehlermeldung?

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Hallo Wolfgang, danke für deine schnelle Antwort.

Wenn ich an den Quellcode, den du mir geschickt hast von 18.03 um 7:59

das CMATRIX Makro: "cmatrix, 2, 'leiter', 2, 0" anhänge

kommt der Fehler "conductor component leiter1 must obtain nodes".

[Diese Nachricht wurde von UglyJoe2 am 03. Apr. 2012 editiert.]

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Uglcad2.txt

Ja, wenn ein Makro benutzt werden soll, muss man sich doch wohl ein klein wenig über die Einsatzbedingungen schlau machen.
Und dann geht's.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Glaub mir, ich hab wirklich versucht mich schlau zu machen. Bin nur zu doof für FEM. 

Kannst du mir sagen was die beiden Zeilen machen?

cmatrix,0.5,'leiter',2,0
kap_cmatrix=cmatrix(1,1,1)

Aus der Hilfe:

CMATRIX, SYMFAC, Condname, NUMCOND, GRNDKEY, Capname

Warum 0.5? Und was macht die zweite Zeile?

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Zitat:

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cmatrix,0.5,'leiter',2,0

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cmatrix:  Makroname
0.5:  Symmetriefaktor (beim Vollmodell würde hier 1 stehen, beim Halbmodell müssen zwei der errechneten Kapazitäten in Reihe geschaltet werden, um zur Gesamtkapazität zu kommen.
'leiter': weiter oben definierter Name für die Elektroden (leiter1 und leiter2)
2: Anzahl der Elektroden.

Zitat:

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kap_cmatrix=cmatrix(1,1,1)

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weist der Variablen kap_cmatrix den Ergebnis-Wert vom Makro cmatrix zu.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Bild1.jpg Bild2.jpg Bild3.jpg

Reihenschaltung verstehe ich. Variablenzuweisung verstehe ich.

Aber die "(1,1,1)" nicht.

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Bei der Kapazitätsbestimmung über die Verschiebungsflussdichte würde ich den Pfad wie in Bild 1 legen.

Für die Kontrolle der Spannungseingabe über Pfadbildung würde ich wie in Bild 2 gezeigt vorgehen.

Und den Pfad für die Flächenladungsdichteverteilung würde ich wie in Bild 3 machen.

Wäre das ok so?

[Diese Nachricht wurde von UglyJoe2 am 05. Apr. 2012 editiert.]

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Uglcad3.txt

Das Makro cmatrix legt ein Array mit dem Namen cmatrix an. Was auf dessen Plätzen steht, ist aus dem Textausgabefenster, das das Makro beim Lauf auf den Bildschirm herausschreibt unmissverständlich zu erkennen.

Die Kapazitätsermittlung über den Verschiebungsfluss mache ich so wie im Anhang beschrieben.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Wie kann ich mir die Werte anzeigen lassen, die z.B. in der Variable kap_GM gespeichert sind?

Warum ist die C-Berechnung über die Verschiebungsflussdichte ungenauer?

Wie wirkt sich der Isolator auf die Feldverteilung aus?

[Diese Nachricht wurde von UglyJoe2 am 15. Apr. 2012 editiert.]

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Antwort auf Frage 1: mit *stat
Ein bischen kann man (und machmal muss man) sich auch mal selbst anstrengen!

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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