3. Hausaufgabe Informatik 2 ITE, SS 2011: Tiefpass (max. 2

3. Hausaufgabe Informatik 2 ITE, SS 2011:
Tiefpass (max. 2 Personen, 10 Punkte)
In diesem Aufgabenblatt geht es darum, mit Hilfe einer Klasse Kondensator ein
RC-Glied (Tiefpass) zu simulieren:
Uout
Uin
R
C
Die Idee bei der Simulation ist, den Ablauf in kleine Zeitintervalle zu zerlegen.
Innerhalb eines Zeitintervalls geht man von der Näherung aus, dass ein konstanter
Strom in den Kondensator fließt und er sich entsprechend auflädt bzw. entlädt.
Die Klasse Kondensator soll folgendermaßen aufgebaut sein. Instanz-Variablen
(private):
•
die Kapazität (in Farad),
•
die aktuelle Ladung (in Coulomb) (oder alternativ die aktuelle Spannung),
•
der aktuelle Strom (in Ampère), der in den Kondensator fließt.
Methoden (public):
•
Ein Konstruktor, der als Parameter die Kapazität des Kondensators hat.
•
Zwei Methoden zum Lesen der Instanzvariablen Kapazität und Ladung.
•
Eine Methode, die die aktuelle Spannung zurückgibt.
•
Eine Methode zum Setzen des aktuellen Stroms.
•
Eine Methode void lade (double dt), die den eingestellten Strom für ein
Zeitintervall dt fließen lässt und dadurch die Ladung ändert.
Legen Sie im Hauptprogramm ein Kondensator-Objekt an (z. B. mit 1000 μF). Mit
einem Widerstand von R = 1 kΩ erhält man eine Zeitkonstante RC = 1 s. Das
Zeitintervall Δt für die Simulation sollte dann wesentlich kleiner als 1 s sein (z. B.
0.05 s). Programmieren Sie eine Schleife, die schematisch etwa so aufgebaut ist:
Schleife
{
ggf. Uin setzten (falls Uin veränderlich ist)
Spannung Uout des Kondensators lesen und ausgeben
Strom berechen: i = (Uin - Uout) / R
Strom des Kondensators setzen
Kondensator ein Zeitintervall Δt lang laden
}
Als Eingangsspannung Uin kann soll man verwenden können (per Menu):
•
Eine konstante Spannung. Der Kondensator wir dann aufgeladen.
•
Ein Rechteck-Signal, das zwischen 0 und einem positiven Wert hin und her
schaltet (z. B. jedes 50. Zeitintervall umschalten).
•
Ein Sinus-Signal.
Die Ausgabe der Spannung soll in Form eines Balkens (Sternchen) geschehen (max. 8
Punkte). Grafische Ausgabe mit dem GrafServer statt Sternchen: max. 10 Punkte.