Переключатель полярности: РадиоКот :: Переключатель полярности

РадиоКот :: Переключатель полярности

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Автоматика >

Переключатель полярности

Эту тему нам подсказал некто O4karik в теме «Робототехника» на нашем форуме.

Схема представляет собой автомат переключения полярности при нажатии на кнопку.

Где это может понадобиться? Да везде. Ну например, в каких-нибудь игрушках. Доехала машинка до стенки, нажалась кнопочка — машинка поехала обратно :) На самом деле, применений — куча. А устройство меж тем — чрезвычайно простое. Состоит всего из двух микросхем и нескольких развесных элементов.

Начнем сначала. То есть — с кнопочки.

Как вам, надеюсь, известно, все выключатели, кнопочки, реле и прочие элементы механической коммутации имеют очень неприятное свойство: «дребезг» контактов. Он выражается в том, что при замыкании пары контактов, ток через них начинает идти спокойно не сразу.

Он сначала некоторое время «дребезжит» — совершает затухающие колебания. При размыкании контактов — та же беда.

Зачастую дребезг никто не замечает и не учитывает, поскольку для большинства схем он не представляет серьезных проблем. Но для нашей схемы это — настоящая проблема. Потому что при нажатии кнопки один раз, схема будет «думать», что кнопка была нажата несколько раз, что — ясен день — приведет к глюкам. Значит, надо с ним бороться.

Для борьбы с дребезгом в нашем устройстве предусмотрена хитрая схема на двух инвертерах микросхемы К561ЛН2, конденсаторе и двух резисторах. Не будем вникать в подробности его работы. Скажу только, что эта схема является триггером Шмидта с временной задержкой включения и выключения. Короче говоря, после этой схемы мы получаем красивые прямоугольные импульсы без всякого дребезга.

Эти красивые импульсы поступают на тактовый вход триггера DD2 (561ТМ2). По каждому фронту (перепаду из 0 в 1), триггер захлопывает состояние на входе D. Сигнал на вход D подается с инвертированного выхода этого же триггера.

Дальше все очень хитро. Допустим, что на инверсном выходе — 1. При очередном фронте, она захлапывается в триггер, следовательно - на прямом выходе триггера появляется «1», на инверсном — «0». Значит, при следующем фронте в триггер захлопнется уже ноль! При этом, на прямом выходе появится «0», на инверсном — снова «1» и процесс пойдет заново.

Таким образом, каждый фронт будет изменять состояние триггера на противоположное.

В принципе, мы уже имеем на выходах триггера изменение полярности при каждом нажатии на кнопочку. И если нагрузка маломощная — можно на этом и остановиться и повесить ее прямо на выходы микросхемы. Однако, лучше не перегружать микросхему по току, а поставить на ее выходы самые обычные усилители на транзисторах. Точнее — драйвера.

Драйвер — это буферный усилитель, который усиливает по току цифровой сигнал.

В принципе — этого то нам и нужно. На каждый выход триггера мы поставим по одному драйверу. Каждый драйвер состоит из двух транзисторов разной проводимости. Когда на вход драйвера поступает положительное напряжение — открыт NPN-транзистор, когда отрицательное — PNP. В нашу схему я поставил транзисторы КТ502 и КТ503 (PNP и NPN соответственно). Эти транзисторы запросто выдержат токи до 100 мА. Что? Вам нужно больше? Ну ладно! Можете поставить транзисторы помощнее.

Я рекомендую ставить полевые транзисторы. Например, подойдут транзисторные сборки
IRF7107,
IRF7309,
IRF7389
.

Каждая из этих сборок уже содержат внутри пару транзисторов разной проводимости, рассчитанных на токи от 3 до 7А. Подробнее о них можно узнать на сайте фирмы-производителя (International Rectifier) — www.irf.com.

Ну, наверно это все. Надеюсь, схема будет вам полезна. Если что — пишите в форум.

Удачи!


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Переключатель полярности на транзисторах

Задумал я себе поставить на машину стеклоподъемники. Как заявлено производителями двигатели: Номинальная сила тока 7. Хочу управлять ими с МК мостового драйвера двигателей кроме L не нашел, но как я понимаю с данной задачей он не справиться. Нашел вот такую схему на 4 транзисторах pnp, npn. Я использую транзисторы tip и tip


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Электронный переключатель

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ


В различных электронных схемах часто возникает необходимость менять полярность напряжения, прикладываемого к нагрузке, в процессе работы. Схемотехника таких устройств реализуется с помощью ключевых элементов. Ключи могут быть выполнены на переключателях, электромагнитных реле или полупроводниковых приборах.

Н-мост на транзисторах позволяет с помощью управляющих сигналов переключать полярность напряжения поступающего на исполнительное устройство. В различных электронных игрушках, некоторых бытовых приборах и робототехнике используются коллекторные электродвигатели постоянного тока, а также двухполярные шаговые двигатели. Часто для выполнения какого-либо алгоритма нужно с помощью электрического сигнала быстро поменять полярность питающего напряжения с тем, чтобы двигатель технического устройства стал вращаться в противоположную сторону.

Так робот-пылесос, наткнувшись на стену, мгновенно включает реверс и задним ходом отъезжает от препятствия. Такой режим реализуется с помощью Н-моста. Схема Н-моста позволяет так же изменять скорость вращения электродвигателя. Для этого на один из двух ключей подаются импульсы от широтно-импульсного модулятора ШИМ.

Схемой управления режимами двигателя является h-мост. Это несложная электронная схема, которая может быть выполнена на следующих элементах:. Основным элементом схемы является электронный ключ. В схему входят 4 ключа расположенных попарно, слева и справа, а между ними включена нагрузка.

На схеме видно, что переключатели должны включаться попарно и по диагонали. Когда включен 1 и 4 ключ, электродвигатель вращается по часовой стрелке. При включении двух ключей по вертикали слева или справа произойдёт короткое замыкание.

Каждая пара по горизонтали закорачивает обмотки двигателя и вращения не произойдёт. На следующем рисунке проиллюстрировано, что происходит, когда мы меняем положение переключателей:. Если мы заменем в схеме переключатели на транзисторы, то получим такой вот крайне упрощенный вариант:. Для того чтобы исключить возможное короткое замыкание h-мост на транзисторах дополняется входной логикой, которая исключает появление короткого замыкания.

В современных электронных устройствах мостовые схемы изменения полярности дополняются устройствами, обеспечивающими плавное и медленное торможение перед включением реверсного режима.

Несложный h-мост на биполярных транзисторах можно собрать самостоятельно на кремниевых полупроводниковых приборах разной проводимости. Такое устройство позволяет управлять электродвигателем постоянного тока небольшой мощности. Аналогичные транзисторы с индексами Б или Г допускают работу с напряжением до 45 В и током не превышающим 3 А. Для корректной работы схемы транзисторы должны быть установлены на радиаторы. Диоды обеспечивают защиту мощных транзисторов от обратного тока.

В качестве защитных диодов можно использовать КД или любые другие, рассчитанные на соответствующий ток. Недостатком такой схемы является то, что нельзя подавать на оба входа высокий потенциал, так как открытие обоих ключей одновременно вызовет короткое замыкание источника питания.

Для исключения этого в интегральных мостовых схемах предусматривается входная логика, полностью исключающая некорректную комбинацию входных сигналов. Кроме использования биполярных транзисторов в мостовых схемах управления питанием, можно использовать полевые MOSFET транзисторы.

При выборе полупроводниковых элементов обычно учитывается напряжение, ток нагрузки и частота переключения ключей, при использовании широтно-импульсной модуляции. Когда полевой транзистор работает в ключевом режиме, у него присутствуют только два состояния — открыт и закрыт. Когда ключ открыт, то сопротивление канала ничтожно мало и соответствует резистору очень маленького номинала. При подборе полевых транзисторов для ключевых схем следует обращать внимание на этот параметр. Чем больше это значение, тем больше энергии теряется на транзисторе.

При минимальном сопротивлении канала выше КПД моста и лучше его температурные характеристики. Дополнительным негативным фактором является зависимость сопротивления канала от температуры. С увеличением температуры этот параметр заметно растёт, поэтому при использовании мощных полевых транзисторов следует предусмотреть соответствующие радиаторы или активные схемы охлаждения.

Поскольку подбор полевых транзисторов для моста связан с определёнными сложностями, гораздо лучше использовать интегральные сборки.

Внутри корпуса также установлены демпферные диоды, предназначенные для защиты транзисторов. В ключах Н-моста желательно использовать комплементарные пары транзисторов разной проводимости, но с одинаковыми характеристиками. Этому условию в полной мере отвечают интегральные микросхемы, включающие в себя один, два или более h-мостов. Такие устройства широко применяются в электронных игрушках и робототехнике. Одной из самых простых и доступных микросхем является LD. Она содержит два h-моста, которые позволяют управлять двумя электродвигателями и допускают управление от ШИМ контроллера.

Микросхема имеет следующие характеристики:. Микросхема L так же имеет в своём составе два h-моста, но гораздо большей мощности. Ключи выполнены на MOSFET транзисторах и имеют защиту по превышению температуры, перенапряжению и короткому замыканию.

Номинальный рабочий ток равен 1,2 А, а максимальный пиковый — 3,2 А. Максимальная частота широтно-импульсной модуляции не должна превышать кГц. Мостовые устройства управления электродвигателями часто называют драйверами.

Драйверами так же называют микросхемы, только обеспечивающие управление мощными ключевыми каскадами. Так в схеме управления мощным электродвигателем используется драйвер HIP Он обеспечивает управление ключами, собранными на дискретных элементах. Компания Texas Instruments выпускает большое количество интегральных драйверов предназначенных для управления электродвигателями разных конструкций.

К ним относятся:. На рынке имеется большой выбор интегральных мостовых схем для управления любыми электродвигателями. Сделать конструкцию можно и самостоятельно, применив качественные дискретные элементы.

Save my name, email, and website in this browser for the next time I comment. ArduinoMaster все об Ардуино. Домой Уроки Ардуино. Содержание 1 Что такое Н-мост 2 Н-мост на биполярных транзисторах 3 Н-мост на полевых транзисторах 4 Интегральные микросхемы с Н-мостом. Подключение светодиода к Ардуино. Питание Ардуино. Подключение дисплея Nokia к Arduino. Робот на Ардуино и машинка на Bluetooth своими руками. Пищалка — пьезодинамик Ардуино.

Как проверить конденсатор мультиметром. Please enter your comment! Please enter your name here. You have entered an incorrect email address! Популярные статьи. В этой статье мы рассмотрим проект светофора с мигающими светодиодами на базе Arduino Uno и Nano. Светофор со светодиодами тремя цветов можно назвать проектом Мигание светодиодом на Ардуино. Мигалка и маячок. Конструктор для начинающих Seeed Grove Beginner Kit. О проекте Контакты Карта сайта.


Н-мост и схема работы для управления двигателями

Звучит музыка. Оригинальны и забавны фигурки лягушек, собранные из пробок-колпачков от бутылок с фруктовой водой см. Вокруг эстрады заросли камыша, а за ней — небо с мерцающими звездами — вертикальная стенка. Лапки приводятся в движение электромагнитами, скрытыми внутри фигурок. Управляются электромагниты схемами на транзисторах. Для музыкального сопровождения необходим магнитофон или проигрыватель. Стоит пропустить через обмотку, внутри которой находится стальной сердечник, постоянный электрический ток, и сердечник втянется.

Хорошо паруются типы транзисторов, указанные на схеме, мар г — Переключение Полярности Двигателя Постоянного Тока Но.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТРАНЗИСТОРОВ

На рисунку с актуатором схема работает, только когда задвигает лоток еще 1 секунду жужит, можете росписать по цифрам входы реле? Здравствуйте, схема на рис 2,какие нужно конденсаторы? И что такое CN? У меня такой же дисковод вытянул из старого двд. Cn это конденсатор на схеме без маркировки так он обозначается в программе для рисования схем SPLAN в зависимости удержания реле пока крутится мотор до нужного места, потом отключится, хоть от мкф и до бесконечности. Доброго вечера, правильно ли я понимаю, что данную схему можно использовать для моторчика омывателя фар. Как в идеале должно работать: Подается сигнал нажатие на рычажок омывателя , и если он держится х секунд, то после сначала подается напряжение одной полярности, секунды на у, потом обратной полярности, секунды на у. А можно ссылку, я вроде немного разбираюсь в схемотехнике, правда больше в цифровой Мне проще контроллер поставить и прогу написать, чтоб так работало. Нашел, журнал огонь, подпись. Купить машину на Дроме.

Электроника для начинающих

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Квадрокоптер летит токо в верх модель YH 1 ставка. Не взлетает квадрокоптер 1 ставка.

Форум Новые сообщения.

Схемы защиты микроконтроллеров от смены полярности питания

By radioelektrik , April 30, in Начинающим. Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6. Если на транзисторах не принципиально,то можно применить тумблер на 3 положения с тремя парами независимых контактов,включив крайние перекрестно и не городить горожу. Получиться:Ц-выкл,П-прямая полярность,Л-обратная полярность. Есть такие на ток 10А.

Юный техник — для умелых рук 1974-11, страница 7

Микросхема ККТ1. Микросхема рис. Сопротивление между эмиттерами равно Ом. В микросхеме применены транзисторы с проводимостью типа n -р-n рис. Остаточное напряжение между контактами 3 и 7 для групп А, В составляет менее 50 мкВ, а для групп Б, Г — менее мкВ. Ток через транзисторы не более 10 мА! Сопротивление между эмиттерами менее Ом. Эти микросхемы рис.

2 простых схемы для переключения полярности моторчика с удержанием кнопки, без ограничения от выключения. впереключатель 3х позиционный от .

На сайте радиочипи представлены принципиальные схемы сабвуферов, собранные своими руками

Прежде чем устанавливать транзисторы в ту или иную конструкцию, следует убедиться в их исправности. Прибор рис. Переключатель В2 предназначен для изменения полярности включения батареи питания Б1 при испытании транзисторов прямой р-n-р и обратной n-р-n проводимости. Перед началом измерения переключатель В2 необходимо установить в положение, соответствующее типу проводимости испытываемого транзистора, а переключатель В1 — в положение 1 К0 Затем выводы транзистора T х вставляют в соответствующие гнезда эмиттер ни в одно из гнезд Э не вставляется и по шкале микроамперметра отсчитывают значение тока I ко чувствительность микроамперметра соответствует мкА.

Как поменять полярность коллекторного двигателя с помощью двух реле модулей?

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Изменение полярности,реверс на кнопках-переключателях

Задача полезной модели — упрощение схемы управления и защиты от сквозных токов силовых ключей с оптической развязкой, объединенных в мостовую схему, состоящую из двух параллельно включенных пар последовательно соединенных полевых транзисторов, а также уменьшение габаритов за счет снижения потерь на тепловыделение. Для достижения технического результата в качестве силовых ключей применены полевые транзисторы с низким сопротивлением сток-исток в открытом состоянии, причем каждая из параллельно включенных пар образована двумя встречно-последовательно соединенными полевыми транзисторами с каналами n-типа и p-типа, стоки транзисторов с однотипными каналами соединены друг с другом и клеммами подключения источника питания, истоки транзисторов с разнотипными каналами соединены друг с другом и с клеммами подключения нагрузки, а входные цепи развязывающих оптронов через диоды и ограничительные резисторы соединены встречно-параллельно друг с другом и с клеммами управления переключателем. Полезная модель относится к области электронной бесконтактной коммутации и может быть использована, например, в электроприводах постоянного тока, при производстве гальванических покрытий, в термоэлектрических устройствах нагрева-охлаждения, то есть в тех случаях, когда для нормального функционирования электрических устройств или технологических процессов необходимо переключение полярности питающего напряжения. Однако этот переключатель эффективно работает лишь на индуктивную нагрузку, что не позволяет использовать его, например, в термоэлектрических устройствах. Данный модуль содержит одну пару из двух соединенных последовательно IGBT транзисторов, затворы которых подключены к схеме управления и защиты, соединенной через оптроны со схемой входной логики, подключаемой к выходным цепям микропроцессора. Для работы в качестве переключателя полярности источника постоянного напряжения необходимо использование двух таких модулей путем параллельного соединения одноименных клемм коммутируемого источника.

Эта схема очень часто используется в робототехнике и игрушечных машинах, чтобы изменять направление вращения мотора.

Переключатель полярности источника питания постоянного тока

Всем привет. Меня интересует как можно реализовать через ардуино реверс обычного постоянного мотора например от лотка дисковода? Мотор собираюсь запускать через транзистор подавая на базу сигнал с ардуино. Спасибо за вашу помощь заранее. Например с таким кодом смена полярности работает, если напрямую мотор подсоединить к ардуино. Но я хочу включать мотор через транзистор. Хотелось бы менять полярность моторчика.

Русская поддержка phpBB. RH RH. Изменение приложенной полярности шаговики, многофазники, постоянного тока и т. Как менять приложенную к нагрузке полярность?


Самые эффективные 12v переключатель полярности аксессуары

Защита схемы вне зависимости от того, предназначена она для жилых или коммерческих целей, теперь стала более удобной и простой с помощью аксессуаров 12v переключатель полярности на Alibaba.com. Эти продукты являются лучшими в линейке продуктов и производятся с максимальной заботой об электрических соединениях и цепях любой собственности. Предлагаемые здесь продукты не только обладают высокими эксплуатационными характеристиками, но также сертифицированы и устойчивы ко всем видам требовательного использования, что обеспечивает более длительный срок службы. Приобретайте эти продукты у ведущих и проверенных 12v переключатель полярности поставщиков и оптовых продавцов на сайте по великолепным ценам.

Независимо от того, насколько велико или мало соединение, эти 12v переключатель полярности способны справиться со всеми видами сложные схемы и защищает их от всех типов помех. Эти продукты имеют дистанционное управление и могут управляться через смартфоны. Различные категории продуктов на сайте оснащены всеми новейшими функциями и различной емкостью для удовлетворения различных требований к напряжению и току. Эти продукты изготовлены из высококачественного пластика, серебра и меди для улучшения характеристик.

Просмотрите разнообразный 12v переключатель полярности на Alibaba.com и выберите один из множества продуктов в зависимости от требований. Эти аксессуары термостойкие, оснащены защитой от перегрузки по току, защитой от перегрузки, защитой от скачков напряжения и поставляются с кожухом для предотвращения контакта цепей с внешними помехами. Они оснащены функцией автоматического своевременного включения или выключения и могут управляться голосом с помощью Google Assistant или Alexa. Также можно найти продукты с функциями автоматического повторного включения и для солнечных батарей.

Ознакомьтесь с разнообразным ассортиментом 12v переключатель полярности на сайте и купите продукты, соответствующие требованиям и бюджету. Доступны индивидуальные настройки, и потребители могут заказывать их как OEM-продукты. Послепродажное обслуживание также предлагается для отдельных продуктов в зависимости от потребностей.

Переключатель полярности (Dahlander) OL40P12PB РФ

Кулачковый переключатель предназначен для коммутации силовых цепей и цепей управления. В комплект поставки входит рукоятка и передняя панель с выгравированным лазером текстом в соответсвии со схемой. Рукоятки со специальной гравировкой и возможностью блокировки ключом или замком заказываются отдельно. Переключатели с нестандартными схемами и дополнительным функционалом можно создать в спеиальных конфигураторах Camweb и Camweb2

Количество позиций переключения (положений):3Цвет управляющего элемента:ЧерныйЦвет кнопки:Черный

Переключатель полярности (Dahlander) OL40P12PB РФ арт: 9CNB022756R3380 купить с доставкой в интернет — магазине Электро ОМ


Характеристики

Селекторный переключатель в сборе

Пришло на замену (старый артикул)

Кулачковые переключатели

Страна производства

Ключ. Переключатель. Поворотный переключатель. Кулачковый переключатель. Коммутационный переключатель. Кулачок. Переключатель для автоматизации

Нет отзывов о данном товаре.

Написать отзыв

Ваш отзыв:

Примечание: HTML разметка не поддерживается! Используйте обычный текст.

Отправить отзыв

Заказать товар:

Через форму заказа на сайте

По телефонам:

Отправить на заявку на электронную почту:

Мы осуществляем отправку по РФ — СДЭК, Деловые линии, КИТ, Собственным транспортом (2 и 5 тн) 

Бесплатная доставка по Екатеринбургу при сумме от 3000 руб — карта в разделе оплата и доставка

Переключатель полярности TKM 325U SK 3x25A 11kW 400V KATKO 6419410345221

Переключатель полярности TKM 325U SK 3x25A 11kW 400V KATKO 6419410345221

The store will not work correctly in the case when cookies are disabled.

Скорее всего в вашем браузере отключён JavaScript. For the best experience on our site, be sure to turn on Javascript in your browser.

Мы используем cookies, чтобы обеспечить наилучшее обслуживание. В соответствии с новой директивой электронной конфиденциальности, мы должны попросить вашего согласия, чтобы установить cookies. Подробнее.

Разрешить Cookies

  • Главная
  • Переключатель полярности TKM 325U SK 3x25A 11kW 400V KATKO 6419410345221
  • Переключатель полярности TKM 325U SK 3x25A 11kW 400V KATKO 6419410345221
  • Артикул товара

    36102515

  • Производитель

  • Код товара производителя

    6419410345221

  • Длина

    0.14

  • Ширина

    0.11

  • Высота

    0.14

Показать все характеристики

14 160,00 ₽

Розничная цена за шт

Нашли дешевле?

Отправьте нам ссылку на этот товар в другом магазине, и мы ответим вам на вашу электронную почту

  • Артикул товара

    36102515

  • Производитель

  • Код товара производителя

    6419410345221

  • Длина

    0.14

  • Ширина

    0.11

  • Высота

    0.14

Переключатель — полярность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Переключатель — полярность

Cтраница 2

Гальванометр имеет переключатель полярности для изменения направления тока, благодаря чему обнаруживаются помехи в измерительной схеме. Переключатель полярности соединяет обмотку возбуждения с регулятором чувствительности. При среднем положении переключателя обмотка возбуждения выключена.  [16]

Фазорегулятор и переключатель полярности напряжения используются при наличии помех от токов влияния электрического поля. На практике это необходимо во всех действующих распределительных устройствах напряжением 330 кВ и выше. При измерениях в распределительных устройствах напряжением 220 кВ и ниже фазорегулятор и переключатель полярности в подавляющем большинстве случаев может не использоваться. Методы получения достоверных результатов при измерениях в условиях влияний электрического поля, порядок и способы использования приборов подробно описаны в разд.  [17]

При помощи переключателя полярности запуска В5 сигнал синхронизации подается либо на базу транзистора fie, либо на базу транзистора Тп. Схема, формирующая импульсы запуска, представляет собой триггер Шмитта на транзисторах Т is, Tig ( 2T301E) и предназначена для получения положительных прямоугольных импульсов с частотой повторения запускающего сигнала.  [18]

В качестве переключателя полярности батареи и индикатора В2 применен переключатель ПД2 — 2П4Н, используемый в малогабаритных транзисторных приемниках Нева, Юпитер, Сигнал, Этюд. Переменный резистор, сопряженный с выключателем, желательно использовать малогабаритный, однако можно воспользоваться переменным резистором типа ТК-05; переменный резистор R — типа СП. Добавочные резисторы применены типа МЛТ-05. Проволочные шунты следует мотать константановым или манганиновым проводом на высокоомных ( более 150 — 200 ком) резисторах типа МЛТ или ВС.  [19]

Требования к переключателю полярности эталонных напряжений несколько отличаются от требований к переключателям в схеме декодирующей сетки сопротивлений.  [20]

Кроме того, переключатель полярности требуется при проверке реле обратного тока. При нейтральном положении переключателя 3 измерительные приборы выключаются.  [21]

Пульсирующее напряжение через переключатель полярности / 7 подается на схему пикового вольтметра. Благодаря конденсатору С3 на схему вольтметра поступает лишь переменная составляющая этого напряжения.  [23]

Затем прибор калибруется — переключатель полярности В2 устанавливается в положение положительных импульсного или синусоидального напряжений, переключатель пределов измерения В: — в положение 10 мв, для чего от установки В1 — 2 на вход пробника подается напряжение частотой 1000 гц, амплитудой 10 мв.  [24]

Сигнал запуска подается через переключатель полярности.  [26]

Вибрационный гальванометр подключается через переключатель полярности и находится в двойном пермаллоевом экране для защиты от внешних электромагнитных влияний. Гальванометр имеет катушку переменного тока 50 ом. Его оптическая система состоит из осветителя с лампой автомобильного типа ( 6 в, 15 вт) и линзы.  [27]

При наличии на генераторах переключателей полярности необходимо, чтобы имелось указание полярности в зависимости от положения переключателя. Генератор должен обеспечивать легкое зажигание и устойчивое горение дуги при использовании покрытых металлических электродов по ГОСТ 9466 — 75 во всем диапазоне регулировки тока, согласно диаметру электрода, при падении напряжения в соединительных проводах сварочной цепи не более 2 В.  [28]

Переносные ваттметры всегда снабжаются Переключателем полярности, изменяющим направление тока в цепи напряжения, что дает возможность при измерении изменять полярность ваттметра без пересоединения проводов питания на его зажимах. Это бывает необходимо при измерении мощности трехфазной установки по схеме двух ваттметров, о чем будет сказано ниже.  [29]

Таким образом, благодаря применению переключателя полярности одна и та же регулировочная обмотка используется для регулирования напряжения в пределах Ш, а это, как нетрудно убедиться, весьма благоприятно сказывается на коэффициенте выгодности автотрансформатора.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

Переключатель кулачковый полярности трёхполюсный на 32 А

Технические характеристики Переключателя кулачкового полярности трёхполюсный на 32 А ДКС(DKC) AS3212R

Высота, мм — 76,5.
Номер схемы — 12.
Напряжение пробоя, В — 6000.
Ширина, мм — 62.
Температура монтажа, °С — -25 — +55.
Температура эксплуатации, °С — -25 — +55.
Степень защиты, IP — IP20.
Количество положений — 3.
Ток номинальный, А — 32.
Напряжение номинальное, В — 690.
Вид монтажа — На панель

  • Модель/исполнение Переключатель направления
  • Цвет Желтый/Черный
  • Способ монтажа Монтажная плата
  • Ширина 0.06 м.
  • Высота 0.055 м.
  • Глубина 0.095 м.
  • Количество полюсов 3
  • Номин. коммутируем. мощность при AC-3, 400 В 18.5 кВт
  • Номин. раб. ток Ie при AC-3, 400 В 11
  • Тип подключения силовой электрич. цепи Винтовое соединение
  • Номин. продолжительный ток Iu 32 А
  • Тип элемента управления Рукоятка поворот. удлинённая (широкий хват)
  • Степень защиты (IP), передняя сторона IP65
  • Напряжение 690 В
  • Вес 0.2669 кг.
  • Исполнение Переключатель направления
  • Тип изделия Переключатель направления
  • Вид рукоятки Поворотная
  • Напряжение пробоя 6000 В
  • Схема подключения (номер схемы) 12

Переключатель обратной полярности DPDT

Простой обмен

В большинстве аккумуляторов, если вы поместите аккумулятор неправильно, он не будет работать. На некоторых предметах это может повредить электронику, а на других может произойти что-то другое.

Например, если мы соединим плюс и минус этой батареи с простым коллекторным двигателем постоянного тока, двигатель будет вращаться в определенном направлении (возможно, по часовой стрелке). Это связано с тем, что электрический ток протекает через катушку внутри двигателя и взаимодействует с закрытыми магнитами (это не то же самое с бесколлекторными двигателями и асинхронными двигателями , но это здесь не рассматривается).

Теперь, если мы поменяем местами эти соединения, двигатель будет вращаться в направлении , противоположном (против часовой стрелки). Почему? Потому что мы изменили способ протекания электрического тока внутри катушки двигателя. Мы поменяли полярность…

Вот и все в двух словах… обратная полярность меняет положительное на отрицательное и отрицательное на положительное.

Лучший способ

С моими гусеничными двигателями было бы не очень практично вручную переключать соединения аккумулятора, пытаясь управлять им, поэтому вместо этого я использовал пару переключателей.

Двухполюсные переключатели

Мы можем добиться обратной полярности более контролируемым способом, просто используя переключатели DPDT, что означает Double Pole Double Throw. У них обычно вкл-выкл-вкл настроек. Это, если мне не изменяет память, позволяет им управлять четырьмя независимыми цепями, я думаю… но давайте не будем об этом здесь беспокоиться.

Переключатель DPDT. 3 положения ВКЛ-ВЫКЛ-ВКЛ. 6 клемм под

Самое замечательное в этих недорогих, легкодоступных переключателях — менять полярность .Они могут сделать всю эту замену проводов для нас.

Для этого нужно определенным образом подключить выключатели…

Вид переключателя DPDT снизу — обратите внимание на пересечение концевых клемм

. Здесь вы смотрите на нижнюю сторону переключателя, где находятся клеммы. На первый взгляд это может показаться немного запутанным, но на самом деле все очень просто.

Входом является батарея, поэтому красный провод (положительный) и синий провод (отрицательный) подключаются к соответствующим клеммам батареи, а затем к концевым клеммам выключателя (неважно, какой конец или какая клемма).Теперь посмотрите, как красный и синий провода пересекаются друг с другом и соединяются с двумя другими конечными клеммами — их напротив концевых клемм . Пока вы помните этот простой крест, вы можете подключить один из этих переключателей. Выход берется с двух центральных выводов выключателя (на моей схеме зеленый и желтый, но цвет значения не имеет). Полярность зеленого и желтого проводов определяется тем, какой конец вы подключили первым, или текущим положением переключателя. Но никогда не бойся… Щелчок переключателя изменит полярность.

Это так просто… нажмите в одну сторону, чтобы зеленый был положительным, а желтый — отрицательным. Нажмите другой, желтый положительный, а зеленый отрицательный!

Вид снизу переключателя DPDT — 1) Положительный вход от батареи, подключенной к клеммам на противоположных концах. 2) Отрицательный вход подключен к противоположным клеммам. 3) Центральные клеммы подключены к устройству, например, к двигателю постоянного тока. При щелчке переключателя устройство получает положительное/отрицательное или отрицательное/положительное значение в зависимости от положения переключателя. Вид снизу переключателя DPDT — начало проводки кроссовера — подключен противоположный конец клеммы

Направляющие гусеницы с переключателями DPDT

Как я уже говорил выше, мои гусеницы приводятся в движение двумя моторами.Например, когда один двигатель движется полностью вперед, а другой полностью реверсирует, модель начинает вращаться — этим знамениты гусеницы с нулевой точкой поворота.

Итак, для управления каждой дорожкой я использовал переключатель DPDT. Вот упрощенная схема:

Управление двумя двигателями (гусеницами) с помощью переключателей DPDT

Это действительно так просто, как кажется. Это позволило мне создать очень простую панель управления:

. Простая панель управления с двумя переключателями DPDT — не самое лучшее фото, которое я знаю, но вы можете увидеть кроссовер на

. Вот и все… изменение полярности переключателем.

Предостережение

Теперь пришло время признаться… пока я это делал, я бы не рекомендовал его для больших двигателей (как я использовал), кроме как исключительно для тестирования. Большие двигатели потребляют много тока. Когда их быстро перемещают из одного направления в другое, они могут потреблять огромное количество тока — до двадцати раз больше, чем я где-то читал. По этой причине в идеале необходимо использовать регулятор скорости. Это электронное устройство, специально разработанное для того, чтобы справляться с этими пиками тока и безопасно справляться с ними.Это не только безопаснее для вас, но и может спасти ваши дорогие моторы. Я рассказываю больше о регуляторах скорости на странице Radio Control (которую я позже добавил в свои треки).

Эта схема переключателя DPDT подходит для крошечных двигателей, но для более крупных — нет. Да, я использовал его — , но только для тестирования… и я немного не в себе . Я старался не менять резко направление, чтобы предотвратить нарастание тока, но, по правде говоря, лучше не делать этого без регулятора скорости. Вы были предупреждены…

С учетом сказанного, переключатель DPDT действительно полезно запомнить. Это удобно время от времени.

Переключатель обратной полярности | Заказать реле смены полярности для стеклоподъемников и замков

Модульная конструкция лицевой панели переключателя позволяет нам создать для вас специальную панель переключателей, чтобы управлять практически чем угодно. Если вы хотите, чтобы один переключатель включал плафон или группу из 20, чтобы управлять всем в машине, мы можем это сделать.

Все переключатели изготовлены из алюминиевых заготовок и имеют матовую поверхность.Фактический переключатель может быть либо мгновенным-выключенным-мгновенным, либо включенным-выключенным-включенным. Все переключатели рассчитаны на 5 ампер, поэтому вам могут понадобиться реле для больших нагрузок. (см. стр. 39) Хотите свет? Мы можем добавить 1 или 2 лампочки к каждому выключателю в выбранных вами цветах. Панели переключателей имеют высоту 1 3/4 дюйма. Один переключатель имеет длину 1 5/8 дюйма. Каждый дополнительный переключатель добавляет 1 1/8 дюйма. (например, панель с 6 переключателями имеет длину 7 3/8 дюйма). Высота переключателя составляет 5/8 дюйма.

Серия GT4D включает разделители для защиты этих важных цепей от случайного переключения.Серия GT3 без разделителей. Переключатели GT2 представляют собой «короткие» качельки без разделителей. Мы можем смешать 3 на одной панели.

Не знаете, есть ли у вас двигатели с изменением полярности? См. вкладку «Инструкции по продукту», чтобы определить, являются ли ваши двигатели реверсивными или неполярными.

Здесь указаны цены для коммутаторов от 1 до 7. Мы можем изготовить более длинные панели, просто позвоните нам, чтобы узнать цену.

Хотите свет? У нас есть они зеленого, красного, янтарного и синего цветов.Добавьте $7.00 за каждый источник света. Обязательно сообщите нам, как вы хотите, чтобы свет работал. Мы можем подключить именно то, что вам нужно. Если вам нужны разделители, но не на каждом выключателе, позвоните нам, и мы сообщим вам цену. Еще раз, не забывайте свои реле. У нас есть реверсивные, фиксирующие, однополюсные блоки, которые помогут обеспечить безопасность ваших цепей.

Переключатели GT3

Одиночный переключатель GT3            10119……   84,00                     Двойной переключатель GT3          10120…… $159.00 3 Панель коммутатора GT3 10131 … 7 панель переключателей GT3      10174…..$545,00

Справочник по событиям The Division 2 «Переключатель полярности»

С выходом Warlords of New York в The Division 2 был принят подход к сезонному контенту, включая сезонный абонемент и все такое.Сезонный абонемент предлагает игрокам новые занятия каждую неделю. Это руководство по событию «Переключатель полярности» в The Division 2 посвящено одному из таких событий, происходящих в настоящее время.

Ветераны оригинальной игры могут быть знакомы с событием «Переключение полярности», которое на самом деле во многом связано с тем, какой энергией вы заряжены (положительной или отрицательной) и какой энергией заряжены ваши противники.

Событие «Переключение полярности» в Дивизионе 2

Событие «Переключатель полярности» зарядило всех агентов либо положительной, либо отрицательной энергией.Стрельба по врагу с такой же полярностью, как у вас, нанесет повышенный урон, а нанесение урона врагу с противоположной полярностью нанесет гораздо меньше урона и шокирует вас.

Активируйте событие, перейдя на страницу переключения полярности, и все противники переключатся на определенную полярность.

  • Положительные враги отмечены оранжевым «+», отрицательные враги отмечены синим «-».
  • Перезарядка или смена оружия меняет вашу полярность.
  • Враги ближнего боя меняют полярность каждого.
  • Атака врагов с противоположной полярностью накладывает на вас эффект шока.
  • Уничтожение врагов схожей полярности даст вам усиление урона; может суммироваться до 4 раз.

Испытания
Как и все события, смена полярности имеет определенные испытания, связанные с ними, выполняйте их, чтобы продвигаться по рангам и открывать эксклюзивные награды события.

Большинство этих испытаний просто вращаются вокруг убийства врагов с разными полярностями, поэтому, пока вы продолжаете играть в игру, у вас не должно возникнуть особых проблем с выполнением этих испытаний.

День 1 Испытания на полярность

  • Уничтожить 200 противников положительной полярности (4*).
  • 100 уничтоженных противников отрицательной полярности выстрелом в голову (3*).
  • 50 противников отрицательной полярности уничтожены с активным усилением урона полярности (2*).
  • Изменить полярность вражеских огневых групп (2*).
  • Уничтожьте противников положительной полярности, пока они горят (2*).
  • Завершите любую основную миссию на высокой сложности или выше (1*).

День 2 Испытания на полярность

  • Уничтожить 200 противников отрицательной полярности (4*).
  • 100 уничтожили противников положительной полярности выстрелами в голову (3*).
  • Уничтожьте 50 противников положительной полярности с активным усилением урона полярности (2*).
  • Достигните максимального множителя урона полярности в 30 раз (2*).
  • Уничтожить 10 противников противоположной полярности (2*).
  • Сфотографируйте противников положительной и отрицательной полярности вместе (1*).

День 3 Испытания на полярность

  • Уничтожьте 50 противников отрицательной полярности, убивая слабые места (4*).
  • Одновременный шок трех противников одной полярности (3*).
  • Захватить контрольную точку, не подвергаясь шоку и не покидая радиуса захвата (2*).
  • Завершите любое основное задание на уровне сложности «Выбор» или выше (2*).
  • Уничтожьте 25 противников положительной полярности с помощью специального оружия (1*).
  • Уничтожьте 10 поляризованных противников рукопашной атакой (1*).

День 4 Испытания на полярность

  • Уничтожить 50 противников, избегая шока (4*)
  • Устранить 50 изгоев положительной полярности (2*)
  • Уничтожить 5 положительных врагов, а затем 5 отрицательных врагов (2*)
  • Завершить любую крепость на высокой сложности или выше (2*)
  • Уничтожьте 10 противников с положительной полярностью Black Tusk с помощью гранат (2*)
  • Уничтожить 25 противников отрицательной полярности с помощью специального оружия (1*)

Награды

Ранг Награда
1 Магнитная накладка на руку
2 Создание тайника с снаряжением
3 Создание тайника с оружием
4 Тайник сезона
5 Тайник для изготовления лент
6 Именованный тайник
7 Тайник сезона
8 Рекал-кэш
9 Экзотический тайник
10 Трофей «Счастливый рюкзак»

Миниатюрный двигатель постоянного тока Полярность – Промышленные техники

]]>

  
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНИКИ ПОДАРКИ

СОВЕРШЕННО НОВЫЙ ПРОДУКТ
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПОЛЯРНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ
С обжимными и изолированными проводами
ПОДКЛЮЧЕН И ГОТОВ К ПОДКЛЮЧЕНИЮ

Просто возьмите немного и положите в корзину для оформления заказа

Продается и доставляется из США!

Этот список предназначен для одного (1) двухполюсного двухпозиционного 3-позиционного переключателя
Проводка для использования в качестве переключателя с изменением полярности со световой индикацией
Переключатель рассчитан на 10 А при 120 В переменного тока
Все провода подключены к контактам переключателя
КРЮЧОК ДВА ПРОВОДА ПОДХОДЯЩЕГО ЦВЕТА К НАПРЯЖЕНИЮ 12 ИЛИ 24 В ПОСТОЯННОГО ТОКА И ДВА ПРОВОДА ДРУГОГО ПОДХОДЯЩЕГО ЦВЕТА К ДВИГАТЕЛЮ
ПРОВОДА МЕНЯЮТ ПОЛЯРНОСТЬ
В ОДНУ СПОСОБУ, ПОТОМУ В ДРУГУЮ, КАК ВЫ ПОКАЧАЕТЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ВПЕРЕД И ВПЕРЕД
Это двухполюсный двухпозиционный удерживаемый переключатель с 3 положениями ВКЛ / ВЫКЛ / ВКЛ (Он остается в последнем положении, когда он был размещен)
Вырез 3/4 X 1/2″ = 12.9 мм X 19,2 мм

Особенности:

  • Количество: ОДНА

  • Тип: DPDT

  • 3 положения Функция: Вкл. / Выкл. / Вкл.

  • номинал: 10 А при 120 В переменного тока 6 А при 250 В

  • Длина корпуса: 7/8 дюйма Приблизительно

  • Ширина корпуса: 9/16 дюйма Приблизительно

  • Общая длина с проводом 6.5 + »

  • Высококачественная легкая конструкция

    Продано и доставлено от продавца с самым высоким рейтингом в США!!!

Доставка

Быстрая ДОСТАВКА USPS! (только на адреса, которые доставляются через USPS)

  • Обработка осуществляется либо в тот же день, либо в течение 1 рабочего дня.
  • Товары доставляются из Сан-Антонио, штат Техас.
  • Доставка эконом-класса может занять от 2 до 10 рабочих дней в зависимости от вашего местоположения.
  • Предлагаются другие варианты, выберите тот, который соответствует вашим потребностям
  • Оплата

    • Должен быть отправлен на подтвержденный адрес, в противном случае оплата будет возвращена, и мы предупредим вас об отмене.
    • Требуется немедленная оплата.

    Условия

    • Мы поддерживаем этот продукт с бесплатным возвратом
    • Возврат возможен только в том случае, если товар находится в исходном и неиспользованном состоянии и возвращен до 60 дней с даты покупки.
    • Продавец оплачивает обратную доставку.

    Что такое обратная полярность? — Проверка путевой точки

    Обратная полярность — розетка подключена в обратном направлении. Это происходит, когда «горячий» провод, также известный как черный или красный провод, подключается к нейтральной стороне, а нейтральный провод подключается к «горячей» стороне. Глядя на изображение выше, тестер розеток показывает именно это.

    Пока цепь все еще замкнута, это может создать опасную ситуацию.

    Как работает розетка или светильник

    Прежде чем понять, насколько опасна розетка с обратной полярностью, мы должны понять, как работает обычная розетка.

    Когда розетка подключена, правая сторона обычно является горячей стороной, в которой черный провод достигает розетки. Это всегда будет сторона выхода с меньшей выемкой.

    Затем с противоположной стороны нулевой провод ждет замыкания цепи через вилку или лампочку.Это всегда будет большая выемка на выходе.

    Теперь, если, скажем, включить лампу в розетку, горячий провод идет к лампе, а выключатель лампы либо включает, либо выключает свет. Таким образом, если выключатель выключен, в патрон лампы не подается питание. Как только переключатель активирован, розетка может замкнуть цепь, подавая электричество на нейтральный провод.

    Взгляните на диаграмму ниже:

    Почему обратная полярность опасна?

    Когда розетка подключена в обратном направлении, горячий провод теперь находится на предполагаемой нейтральной стороне.Таким образом, если бы вы подключили ту же лампу, как указано выше, в розетке лампы было бы питание, даже если выключатель был выключен, поскольку выключатель находится только на горячей стороне. Все, что требуется, это чтобы кто-то замкнул цепь, коснувшись металла и отправив электричество на «землю».

    Взгляните на диаграмму ниже:

    Обратная полярность влияет не только на лампы, но и на тостер. Скажем, например, ваш тостер был подключен к розетке с обратной проводкой.Если бы вы воткнули свой нож в тостер, чтобы достать свой тост, вы могли бы получить удар током, если бы ваш нож коснулся металла.

    Вот почему обратная полярность может быть такой опасной.

    Как узнать, является ли что-то обратной полярностью?

    Хорошо, что домашний инспектор обычно сообщит вам, если розетка подключена наоборот. Наиболее распространенной причиной того, что розетка подключена наоборот, является просто непрофессиональное выполнение работ.

    Вы также можете проверить наличие обратной полярности, купив тестер для розеток в местном магазине или на Amazon.

    Вот изображение тестера розеток и того, как тестер сигнализирует о разных проводах. В этом случае розетка подключена правильно.

    Как починить розетку с обратной полярностью?

    К счастью, починить розетку с обратной полярностью относительно легко. Выполните следующие действия, чтобы починить розетку:

    1. Отключите питание розетки/комнаты.
    2. Снимите крышку розетки и выход со стены.
    3. Отсоедините черный/красный и белый провода от розетки.
    4. Переключите черный/красный и белый провода на правильную сторону.
    5. Убедитесь, что провода надежно закреплены и имеют хороший контакт.
    6. Вставьте розетку обратно в стену с крышкой.
    7. Включите питание.
    8. Проверьте розетку с помощью тестера розеток, чтобы убедиться, что она работает правильно.

    Вот изображение с правильной проводкой.

    Переключение проводов на вставном разъеме

    Большинство проводов для розеток подсоединяются с помощью винтов по бокам розетки.Однако у вас может быть «вставной» тип, когда провода вставляются в заднюю часть розетки.

    Чтобы снять провода с вставного типа, вам понадобится небольшой предмет, например небольшая отвертка с плоской головкой. Вставьте маленькую плоскую отвертку в паз рядом с проводом, одновременно вытягивая розетку.

    Вот видео.

    Заключение

    Как домашние инспекторы, мы довольно часто находим розетки с обратной полярностью.

    Обратная полярность — это когда горячий и нейтральный провода подключены в обратном порядке. Это может создать ситуации, когда людей может ударить током при использовании таких приборов, как тостер или лампа.

    Обратную полярность можно легко исправить, переключив провода на соответствующие стороны.

    Если у вас есть дополнительные вопросы или проблемы, не забудьте оставить комментарий ниже.

    Кроме того, не стесняйтесь проверять другие наши электрические посты.

    Четыре различных механизма переключения полярности клеток

    Образец цитирования: Tostevin F, Wigbers M, Søgaard-Andersen L, Gerland U (2021) Четыре различных механизма переключения полярности клеток.PLoS Comput Biol 17(1): е1008587. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587

    Редактор: Цин Не, Калифорнийский университет в Ирвине, США

    Получено: 30 июня 2020 г .; Принято: 1 декабря 2020 г .; Опубликовано: 19 января 2021 г.

    Copyright: © 2021 Tostevin et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Доступность данных: Все соответствующие данные содержатся в рукописи и файлах вспомогательной информации.

    Финансирование: Работа выполнена при поддержке Немецкого исследовательского совета (DFG) в рамках Transregio 174 «Пространственно-временная динамика бактериальных клеток» (до L.S.-A. и U.G.) и в рамках Grauduate Мюнхенская школа количественных биологических наук (QBM) (до М.В.), Фонд Фольксвагена (до У.Г.), Общество Макса Планка (до Л.С.-А.), и Фондом Иоахима Герца (к М.В.). Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

    Введение

    Полярность клетки проявляется в молекулярной и морфологической асимметрии клетки. От бактерий до клеток млекопитающих клеточная полярность важна во множестве функциональных контекстов, включая миграцию клеток, клеточное деление и дифференцировку, межклеточную передачу сигналов, развитие и тканевой гомеостаз [1, 2].Один фундаментальный вопрос, связанный с клеточной полярностью, заключается в том, как изначально симметричная клетка может установить поляризованное состояние и впоследствии поддерживать его [3]. Однако известно также, что клетки динамически меняют свою полярность, т.е. изменение полярности в ответ на внешние или внутренние сигналы для контроля подвижности [4-6]. Это поднимает второй фундаментальный вопрос: какие механизмы обеспечивают надежное переключение клеточной полярности?

    Первый вопрос об установлении и поддержании клеточной полярности хорошо изучен как на концептуальном уровне с помощью теоретических подходов, так и на экспериментальном уровне путем характеристики модельных систем.Поляризация изначально неполяризованной ячейки представляет собой явление нарушения симметрии: в случае существенно изотропных ячеек, т.е. почкующихся дрожжей или эпителиальных клеток [3], непрерывная угловая симметрия нарушается поляризацией, тогда как дискретное нарушение симметрии происходит для палочковидных бактериальных клеток [7]. Нарушение симметрии может происходить спонтанно [8], но часто контролируется восходящими направляющими сигналами [9], и шум может играть важную роль [10, 11]. Хотя подробные молекулярные механизмы, лежащие в основе поляризации клеток, различаются между организмами, они часто включают консервативные сигнальные системы на основе G-белков, которые используют множественные взаимодействия обратной связи для создания асимметричных распределений на клеточной мембране посредством нестабильности по Тьюрингу [12].Класс простых сетей, которые могут достигать клеточной поляризации, был исследован в исследовании синтетической биологии [13], которое впервые показало с помощью вычислений, что все такие сети имеют один или несколько из трех минимальных мотивов: «положительная обратная связь», «взаимное торможение» или «взаимное торможение». торможение с положительной обратной связью», и что комбинации этих мотивов обычно поляризуются более надежно. Исследование также подтвердило последнее открытие экспериментально, резюмируя основные принципы, лежащие в основе установления и поддержания клеточной поляризации в инженерных системах.В совокупности эти и другие результаты касаются многих аспектов первого вопроса, поставленного выше. Для сравнения, о втором вопросе о динамическом контроле клеточной полярности известно значительно меньше.

    Динамическое изменение клеточной полярности широко наблюдается и изучается в эукариотических модельных системах, таких как мигрирующие нейтрофилы [14] и амебы [5], а также в клетках меланомы [15]. В зависимости от системы, ее генетической структуры и окружающей среды клетки демонстрируют различные динамические паттерны.Например, клетки меланомы либо случайным образом поляризуются в часто меняющихся направлениях, либо меняют клеточную полярность колебательным образом, либо они постоянно поддерживают клеточную полярность [15]. Динамический контроль клеточной полярности включает передачу сигналов. Например, изменения клеточной полярности могут быть связаны с внутренними сигналами, как в случае дрожжей, где динамика клеточной полярности совместно регулируется клеточным циклом [16]. Часто клетки получают сигнал направления из окружающей среды, определяющий направление их реакции [5].Однако клетки также могут реагировать на ненаправленные сигналы. Например, уменьшающийся во времени сигнал хемоаттрактанта вызывает инверсию клеточной полярности нейтрофилов даже в отсутствие пространственного градиента концентрации [14]. Какие механизмы допускают такие инверсии, вызванные ненаправленным сигналом?

    Палочковидные бактерии демонстрируют большую часть эукариотической феноменологии и служат парадигматическими модельными системами. Например, система Min, используемая Escherichia coli для локализации перегородки перед клеточным делением [17], представляет собой яркий пример автономных колебаний клеточной полярности.Его основная молекулярная сеть, основанная на трех белках Min, была успешно воссоздана in vitro [18]. На концептуальном уровне колебания полярности клеток системы Мина аналогичны колебаниям полярности клеток меланомы, в том числе в отношении базовой схемы регуляции, благодаря которой бистабильная система может быть превращена в осциллятор посредством медленной отрицательной обратной связи [15, 19]. . Для индуцированного сигналом (а не автономного) изменения полярности ярким примером является система Mgl/Rom Myxococcus xanthus .Здесь клеточная полярность, маркируемая MglA, претерпевает периодические инверсии, запускаемые восходящей сигнальной системой Frz [6, 20]. Инверсии клеточной полярности сопровождаются инверсиями в направлении движения клеток, что обеспечивает паттерны подвижности, которые имеют решающее значение для хищнического поведения и формирования плодовых тел [21, 22].

    Недавно Guzzo et al [23] идентифицировали регулятор ответа FrzX как медиатор сигнала реверсии Frz к системе Mgl и предложили механизм того, как FrzX может взаимодействовать с тремя коровыми белками полярности, чтобы запускать реверсию полярности.Здесь мы используем это исследование в качестве отправной точки для изучения вопроса переключения полярности, вызванного сигналом, на более общем уровне. Вместо того, чтобы сосредотачиваться на одном конкретном механизме, мы стремимся определить отдельные классы механизмов переключения и лежащие в их основе принципы работы. Мы находим четыре различных класса механизмов, которые могут возникать при различных режимах передачи сигналов. Мы показываем, что некоторые из них чувствительны к амплитуде и длительности входного сигнала, но относительно устойчивы к собственному молекулярному шуму, в то время как другие менее чувствительны к изменчивости сигнала, но более восприимчивы к шуму.Эти и другие особенности позволяют нам идентифицировать экспериментальные сигнатуры, которые можно использовать для различения четырех классов механизмов in vivo .

    Результаты

    Мы рассматриваем клеточную полярность, определяемую асимметричным распределением определенного «маркера полярности» A . Маркер полярности играет регулирующую роль, направляя пространственную локализацию или активность нижестоящих процессов. Например, MglA в M. xanthus является маркером полярности, который локализуется на одном из клеточных полюсов и активирует механизм подвижности для определения направления движения клетки [20].Точно так же Cdc42 является маркером полярности в дрожжах и других эукариотических клетках [24]. Модуль, состоящий из маркера полярности и других регуляторных белков, способен устанавливать и поддерживать поляризованное распределение A . Этот модуль, который мы называем «основной системой полярности», получает входные данные от сигнального пути через сигнальный белок X . Мы оговариваем, что «полная система полярности», состоящая из X и базовой системы, может реализовать функцию переключения полярности, индуцированного сигналом (рис. 1).

    Рис. 1. Переключение полярности, вызванное сигналом.

    A Схематическое изображение стержнеобразной ячейки с маркером полярности A , показанным желтым цветом. Белки могут быть либо связаны с полюсами, либо диффундировать в цитоплазму. Содержание маркера полярности на двух полюсах обозначено как A 1 и A 2 . Высвобождение сигнального белка X в цитоплазме, показанного фиолетовым цветом, может привести к изменению полярности, так что маркер полярности переключается с полюса 1 на полюс 2. B Схематическое представление молекулярных взаимодействий модели полярности. Маркер полярности A и его антагонист B ингибируют связывание друг друга с полюсом. B может совместно завербовать себя на полюсе и способствует связыванию фактора вербовки R , который, в свою очередь, рекрутирует A . Штриховые линии указывают типичные гипотетические взаимодействия сигнального белка X с белками полярности. C Сигнал переключения реализован в виде импульса общей суммой X , параметризованной длительностью сигнала τ и амплитудой сигнала X max .

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.g001

    Чтобы изучить механизмы переключения полярности, вызванного сигналом, мы рассмотрим симметричную ячейку с маркером полярности, который локализуется только на двух ее клеточных полюсах «1» и «2» (рис. 1А), при этом он быстро диффундирует в цитоплазму. Этот простейший сценарий является хорошей аппроксимацией для системы полярности M. xanthus [23] и достаточен для выявления общих принципов индуцированного сигналом переключения полярности, как мы увидим ниже.Затем распределение A характеризуется количественной оценкой его содержания на полюсах «1» и «2», а также в цитоплазме, а зависящая от времени клеточная полярность может быть определена как (1) где A 1 ( t ) и A 2 ( t ) — зависящие от времени содержания A на полюсах. Следовательно, ω A > 0 соответствует более высокому содержанию A на полюсе 1, чем на полюсе 2, и наоборот, для ω A такое обращение ячейки < 0, что полярность отмечена сменой знака в ω A ( t ).

    Модель для системы переключения полярности

    Для получения нашей рабочей модели мы обобщаем недавно предложенную модель системы полярности M. xanthus [23]. Эта модель, состоящая из трех компартментов (полюс 1, полюс 2 и цитоплазма), включает «антагонист» B маркера полярности A , а также третий вид белка, «фактор рекрутинга» R . (представляющие MglB и RomR соответственно). Сеть взаимодействий между A , B и R показана на рис. 1B.Помимо взаимного торможения между A и B , он включает в себя самостоятельную вербовку B , а также косвенную вербовку A B через R . Полная динамика взаимодействий A , B и R на полюсах описывается формулой [23] (2) Используя ту же конвенцию для B и R Что касается a , то есть B I и R и R I I Обозначим к изоляциям на столбах ( I = 1,2 ).Уравнение 2 предполагает, что общее содержание A , B и R в клетке примерно постоянно, по крайней мере, в соответствующем масштабе времени инверсии полярности. Эти общие значения устанавливаются равными единице путем выбора соответствующих единиц измерения содержания. Затем динамика в цитоплазме получается из динамики полярных концентраций, т.е. цитоплазматическое содержание А составляет 1- А 1 А 2 . Всего взаимодействия между A , B и R задаются 10 константами скорости и одним параметром насыщения. R связывается с полюсами ячейки с частотой k R , где локально рекрутирует A с частотой k rA . B Персонал при внутренней скорости K B на столбы, где он набирает себя, по сравнению с курсом K BB , а R по сравнению с курсом K BR . При этом А может вытеснять В от полюса и наоборот со скоростью к аб и к ба соответственно.Все три белки могут также спонтанно уничтожить из полюсов, с соответствующими скоростями K , k , k , k , и k , а к , но невывиду B замедляется в присутствии большего количества B (с параметром насыщения k M , определяющим характерное содержание для этого эффекта обратной связи).

    Положительная обратная связь от B на его собственную локализацию вместе с взаимным ингибированием A и B позволяют этой модели спонтанно генерировать стабильную асимметрию содержания белков на двух полюсах.Схемы полярности, основанные на взаимном антагонизме, также играют роль в установлении полярности системы PAR [25], определяющей передне-заднюю ось у C. elegans , и системы Rac-Rho, регулирующей передне-заднюю полярность в клетках млекопитающих [15]. . Здесь мы используем уравнение 2 для описания детерминированной динамики основной системы полярности. Чтобы исследовать эффекты шума из-за относительно низкого числа копий регуляторных белков в клетках, мы также разработали стохастическую модель, основанную на стохастических дифференциальных уравнениях, см. уравнение 6 в разделе «Методы».Эти уравнения имеют ту же форму, что и уравнение 2, но с дополнительным шумовым членом в каждом уравнении, который зависит от состояния системы. Сила шума в этой модели определяется эффективным параметром «число копий» N , при этом N → ∞ восстанавливает детерминированную динамику, а сила шума увеличивается с уменьшением N .

    Сигнальный белок X опосредует ненаправленный сигнал, который взаимодействует с основной системой полярности (рис. 1В), вызывая переключение полярности (у M.xanthus , X соответствует фосфорилированному FrzX [23]). Мы предполагаем, что общая сумма X t из X имеет ступенчатую форму импульса (рис. 1C), параметризованную амплитудой X max и длительностью τ . Хотя ступенчатые импульсы являются разумным предположением, учитывая, что сигналы изменяются посредством (быстрых) модификаций белка, а не (медленных) изменений уровня белка, ниже мы также изучим влияние более постепенных изменений.В модели [23] цитоплазматический X рекрутируется к полюсам антагонистом B со скоростью k X и спонтанно отсоединяется со скоростью k x 9 такой, что его полярные содержания меняются в зависимости от (3)

    Чтобы систематически исследовать возможные механизмы, с помощью которых полярный X может взаимодействовать с основной системой полярности, мы позволили X регулировать каждый из 11 параметров в уравнении 2.Мы допустили как положительное, так и отрицательное регулирование, таким образом получив 22 различных модели-кандидата для системы с переключаемой полярностью. В каждом случае один параметр, обозначенный K J , зависит от x , в то время как другие не затронуты (индекс j в k j указывает, что из 11 параметров в уравнении 2 регулируется). Для положительного регулирования имеем (4) и за минус (5)

    Следовательно, сигнальный сценарий-кандидат определяется параметрами (i) того, какой параметр k j регулируется с помощью X , (ii) является ли регуляция усиливающей или репрессивной, и (iii) амплитудой и продолжительностью пульс, как показано на рис. 2А.

    Рис. 2. Схематическое изображение рабочего процесса.

    A Сигналы переключения параметризуются путем выбора i) скорости реакции, на которую он действует, ii) тормозящего или усиливающего эффекта и iii) амплитуды X max и продолжительности τ переходного сигнала. X может воздействовать на любой из 11 параметров модели полярности. B Пример детерминированного и стохастического моделирования до, во время и после сигнала.Сигнал применяется между t = 0 и t = 3. Толстые линии показывают концентрации A (желтый), B (красный), R (зеленый) и X (фиолетовый). у полюса 1 и тонкие линии у полюса 2. C Переключение оценивается сравнением знаков асимметрии ω A ( t ) в A до и после переключения. Для стохастического моделирования вероятность переключения вычисляется по 100 траекториям. D Режимы переключения построены в фазовом пространстве в зависимости от X max и τ для модификации каждого параметра модели. Для детерминированной модели успешные переключения показаны серыми областями с черным контуром, для стохастической модели вероятности переключения показаны зеленым цветом. E Состояние системы во время сигнала определяется путем моделирования детерминированной модели с применением сигнала на протяжении моделирования.Динамика подразделяется на три состояния: симметричное (синее), колебательное (оранжевое) и поляризованное (желтое).

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.g002

    Идентификация сценариев функционального переключения

    Чтобы проверить потенциальный сценарий сигнализации на его способность вызывать переключение полярности, мы моделируем динамику (как детерминированную, так и стохастическую) модели. Результатом моделирования является набор зависящих от времени показателей содержания четырех белков A , B , R и X на двух полюсах (рис. 2B).Каждый запуск симуляции состоит из трех фаз. Во-первых, мы моделируем модель полярности (уравнение 2) при отсутствии входной сигнализации ( X t = 0). В этом состоянии система достигает стабильной поляризованной конфигурации. AT T = 0, мы переключаем на x T = x MAX в течение длительности τ , после чего симуляция продолжается с x T снова ноль.Затем мы сравниваем поляризацию клетки в момент подачи сигнала ( t = 0) с моментом времени после удаления сигнала ( t конец = 30 был выбран для того, чтобы система могла полностью расслабьтесь и вернитесь в поляризованное устойчивое состояние). Сценарий сигнализации-кандидат считается успешным переключением, если знаки ω A (0) и ω A ( t end )т. е., начальное и конечное состояния полярности были разными), и в противном случае не удалось (рис. 2C). Для стохастической динамики мы оценили вероятность переключения из 100 прогонов моделирования (рис. 2B и 2C). Мы повторили эту процедуру для каждого сценария сигнализации с диапазоном значений X max и τ , сгенерировав детерминированные и стохастические фазовые диаграммы, очерчивающие функциональные режимы в ( τ , X max )-пространстве ( Рис 2D).

    Характеристика сценариев функционального переключения

    На рис. 3 показаны полученные фазовые диаграммы, каждая из которых представляет регуляцию посредством одного из 11 параметров модели и включает как усиливающие, так и репрессивные регулирующие эффекты.Здесь детерминистические режимы успешной смены полярности (сплошные черные линии) накладываются на стохастические вероятности переключения (зеленая заливка). Мы выделили по крайней мере один диапазон параметров сигнала с удачной инверсией полярности на каждой из фазовых диаграмм. То есть X может вызывать инверсии, регулируя любое из взаимодействий белков полярности, при условии, что профиль сигнального импульса X t выбран соответствующим образом.Удивительно, но в большинстве случаев можно наблюдать инверсии, когда X действует либо положительно на , либо отрицательно. Например, инверсии могут быть вызваны X либо усилением, либо подавлением силы B самовосстановления с помощью параметра k bB .

    Рис. 3. Режимы переключения для каждого из параметров модели.

    Области, в которых детерминированная модель показывает переключатели, обозначены толстыми черными контурами.Зеленая штриховка показывает вероятность переключения стохастической модели с N = 10 3,75 . Верхняя половина фазовой диаграммы показывает результаты для сигнала, повышающего скорость реакции, а нижняя половина — для подавления скорости. Цветные полосы справа от каждой панели указывают класс динамики при подаче соответствующей амплитуды сигнала: желтые для поляризованного, оранжевого для колебательного и синего для симметричного полярного распределения A .Красные символы обозначают амплитуду сигнала и длительность траекторий, показанных на рис. 4.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.g003

    Полярность очень чувствительна к регулированию некоторых параметров (например, k bB , k 8 ba ), с переключение, происходящее для большинства профилей сигналов. Эти параметры, как правило, участвуют в ключевых взаимодействиях на рис. установление и поддержание полярности.Для параметров, которые являются более периферийными по отношению к сети взаимодействия, в частности скорости спонтанного связывания и диссоциации (например, k R , k B ), переключение происходит только в небольших областях высокой амплитуды. сигналы.

    На рис. 3 показаны два качественно различных паттерна в режимах сигнализации, генерирующих переключение: сплошные области, в которых переключение нечувствительно к X max и τ , если они превышают порог; и чередование полос успешных и неуспешных областей переключения, в которых система остается чувствительной к значениям X max и τ .Мы повторили анализ для двух других наборов параметров, которые были выбраны случайным образом (путем умножения каждого из исходных значений параметров k j на случайное число от 0,5 до 1,5). Качественные закономерности остаются такими, как показано на рис. S1 и S2. Интуитивно можно было бы ожидать появления чередующихся полос, если динамика системы станет колебательной в присутствии сигнала, поскольку на рис. 3 сравниваются только начальное и конечное состояния, так что, например, он не различает траектории, в которых полярность никогда не меняется. и те, в которых полярность меняется дважды.

    Для исследования механизма переключения в режимах удачных параметров были исследованы траектории системы для различных сигналов. Для траектории внутри полосы (символ плюс на рис. 3) мы видим, что после подачи сигнала A быстро перемещается к противоположному полюсу, за ним следует B и в более медленном временном масштабе R (рис. 4A). , сплошные линии). Если сигнал с той же амплитудой X max подается в течение более длительного времени (открытый треугольник на рис. 3), происходит второе переключение (рис. 4А, пунктирные линии).Следовательно, ширина полос определяется временной шкалой переориентации R . Этот конкретный случай, когда X усиливает k ab , является в точности динамикой релаксационного осциллятора, описанной в [23].

    Рис. 4. Траектории модели во время переключений, классифицированных по четырем различным классам переключений.

    Параметры сигнала X max и τ и измененный параметр обозначены соответствующими символами на рис. 3.Вертикальные пунктирные линии указывают период, в течение которого присутствует сигнал. A Генератор релаксации. Для короткого сигнала (символ плюс) полярность переключается во время подачи сигнала, как показано сплошными линиями. Для более длинного сигнала (открытый треугольник) система переключается во второй раз, как показано пунктирными линиями. B Выключатель основного выпуска. Во время сигнала полярность не меняется, но переключается после отпускания сигнала. C Переключатель сброса. Во время сигнала система расслабляется до симметричного распределения маркера полярности и устанавливает обратную полярность после отключения сигнала. D Нажимной переключатель. Система переключается во время подачи сигнала и не переключается обратно, когда сигнал подается дольше.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.g004

    Для траектории в режиме внеполосного сигнала (звездочка на рис. 3) система быстро выходит на новый стационарный режим (с той же полярностью ) при подаче сигнала (рис. 4B). Изменение полярности происходит после удаления сигнала и, по-видимому, инициируется им.Для подтверждения отсутствия более длиннопериодных колебаний в течение периода сигнала мы исследовали динамику с сигналом той же амплитуды на большой длительности ( τ = 100). Система оставалась стабильно поляризованной в течение всего этого времени. Таким образом, этот механизм переключения качественно отличается от релаксационного осциллятора, о котором сообщалось ранее. Переключение нечувствительно к длительности сигнала τ при условии, что она выше порогового значения. Мы интерпретируем этот порог как означающий, что сигнал должен присутствовать достаточно долго, чтобы подготовить систему к переключению, и называем этот механизм переключателем «основного освобождения».

    Затем мы исследовали траектории во всем сигнальном пространстве и определили порядок, в котором полярность A , B и R меняется на противоположную, определяемую моментами времени, когда их асимметрия ω становится равной нулю. Почти для всех режимов с инверсиями наблюдался один и тот же порядок (S3 рис): сначала A , затем B и, наконец, R . Это говорит о том, что основная динамика траектории между двумя состояниями полярности одинакова в разных режимах переключения.В некоторых ограниченных режимах, для особо высокоамплитудных сигналов, наблюдалось обращение сначала В , а затем А . Однако эти повороты были почти одновременными. В некоторых режимах происходили реверсы А и В , но не R . В этих случаях колебания полярности A и B были настолько быстрыми, что вторая инверсия инициировалась до того, как гораздо более медленная динамика R смогла догнать новое состояние полярности.

    Классификация механизмов переключения

    Затем мы исследовали динамику во время постоянных сигналов для всех правил и амплитуд сигнала (рис. 2E). Мы выделили три класса поведения (рис. S4), отражающие качественно разные топологии пространства состояний модели, как показано на рис. 5. Это (i) статические асимметрично поляризованные распределения белков, соответствующие бистабильному пространству состояний с двумя стабильными состояниями, представляющими два возможные направления поляризации; (ii) колебательная динамика белка, соответствующая стабильному предельному циклу в пространстве состояний; и (iii) симметричные распределения белков, соответствующие одной стабильной фиксированной точке в пространстве состояний.Степень этих различных режимов обозначена цветными полосами рядом с каждой панелью на рис. 3.

    Рис. 5. При наличии сигнала система полярности может отображать три качественно различные топологии фазового пространства, обозначенные здесь как «поляризованная», «колебательная» и «симметричная».

    A Для каждого случая динамика системы отображается в трехмерном пространстве ( A 1 A 2 , B 1 B 2 , R 1 R 2 ), в котором происхождение соответствует полностью симметричному распределению белков. A В поляризованном состоянии система бистабильна, с двумя устойчивыми фиксированными точками, отмеченными серым и синим цветом, которые соответствуют двум полярностям клетки. В зависимости от начального состояния система приближается к той или иной устойчивой неподвижной точке, как показано на показанных траекториях. B В колебательном состоянии все траектории системы упираются в устойчивый предельный цикл, отмеченный черным цветом. C В симметричном состоянии система моностабильна, с единственной устойчивой неподвижной точкой в ​​начале координат, соответствующей неполяризованной ячейке.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.g005

    Этот анализ подтвердил, что полосовые структуры на рис. 3 в основном соответствуют колебательной динамике в присутствии сигнала X , а сплошные области соответствуют режимам, где система остается бистабильной при подаче сигнала. Однако мы также идентифицировали режимы, представляющие два дополнительных типа переключателей.

    Для сигналов большой амплитуды возможен переход системы из колебательного в моностабильный режим.В этом сценарии при подаче сигнала система постепенно релаксирует к симметричной конфигурации (рис. 4C). Как только сигнал снимается, система снова становится поляризованной, но переходит в состояние поляризации, противоположное тому, в котором она была первоначально. По сути, начальное состояние системы стирается и выбирается новое состояние полярности при удалении сигнала. Поэтому мы называем этот механизм переключателем «сброса».

    Наконец, мы обнаружили, что при приближении к колебательному режиму начало переключения не всегда совпадает с началом колебаний.В промежуточной области система по-прежнему остается бистабильной. Изучая траектории системы, мы наблюдали качественно отличное от рис. 4Б поведение. Вместо того, чтобы переключаться после того, как сигнал удален, система начинает переключаться сразу же после подачи сигнала и впоследствии остается стабильно поляризованной в противоположной ориентации (рис. 4D). Мы называем этот механизм «нажимным» переключателем.

    Таким образом, мы определили четыре различных класса динамики переключения, соответствующих четырем качественно различным траекториям (рис. 4).Чтобы понять эти различные механизмы с более общей точки зрения нелинейной динамики, мы затем спросим, ​​как топология фазового пространства меняется в каждом случае. До подачи сигнала система находится в бистабильной конфигурации с двумя устойчивыми фиксированными точками, соответствующими двум возможным направлениям полярности (рис. 5А). Последующее поведение отличается для каждого механизма, как показано на рис. 6 и описано ниже.

    Рис. 6. Нелинейное динамическое поведение четырех различных механизмов переключения полярности, вызванного сигналом.

    В каждом случае динамика системы показана как во время (красный), так и после (черный) сигнального импульса с проекциями на — R 2 ) -Plane, ( B 1 B 2 , R 1 R 2 ) -Plane и A ( A 1 A 2 , B 1 B 2 )-плоскость. A Переключатель генератора переходных процессов. B Переключатель сброса. C Выключатель основного выпуска. D Нажимной переключатель.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.g006

    Переключатель генератора переходных процессов

    В этом классе переключений система становится колебательной при подаче сигнала, следуя заданному пути предельного цикла в пространстве состояний. После удаления сигнала фазовое пространство возвращается к бистабильному.Затем система релаксирует к одной из поляризованных неподвижных точек. Какая фиксированная точка выбирается, зависит от состояния в конце периода сигнала и, в частности, по какую сторону сепаратрисы (разделения между бассейнами притяжения двух фиксированных точек) лежит состояние, как показано на рис. 6А. Продолжительность сигнала относительно периода колебаний определяет фазу во время удаления сигнала и, следовательно, конечное состояние полярности. Насколько чувствителен колебательный переключатель к длительности сигнала, сильно различается в зависимости от регулирования в нашей модели, будучи относительно высоким для k b и k ab , но низким для k , но низким для k . и k r среди прочих.

    Переключатель сброса

    Вместо того, чтобы следовать предельному циклу в течение периода сигнала, переключатель сброса постепенно расслабляется (обычно по спиральной траектории) к одной устойчивой фиксированной точке (рис. 6B). Опять же, выбор состояния полярности при удалении сигнала зависит только от того, на какой стороне сепаратрисы находится система после удаления сигнала. В детерминированной модели выбор конечного состояния полярности надежен даже при небольшом остатке асимметрии в момент снятия сигнала.Однако этот механизм будет восприимчив к шуму в динамике белка, который может перегрузить память о предыдущем состоянии (см. ниже).

    Выключатель основного выпуска

    Этот тип переключения возникает, когда модель остается бистабильной даже при наличии сигнала и при изменении параметров, противоположных тем, которые вызывают колебания. Применение сигнала не вызывает изменения топологии пространства состояний, но изменяет положение неподвижных точек и сепаратрисы.Если сигнал достаточно сильный, возможно, новые фиксированные точки лежат на противоположной стороне предыдущей сепаратрисы (рис. 6C). Однако, поскольку текущее состояние остается по ту же сторону от новой сепаратрисы, система просто релаксирует к новой фиксированной точке с той же полярной ориентацией («первая» фаза). Только при снятии сигнала (фаза «отпуска») система оказывается в бассейне притяжения состояния противоположной полярности.

    Эта картинка позволяет нам обосновать различные наблюдения об этом механизме переключения.Амплитуда сигнала должна быть достаточно большой, чтобы новая фиксированная точка находилась на противоположной стороне старой сепаратрисы, что приводит к порогу в X max . Длительность сигнала должна быть достаточно большой, чтобы состояние системы перешло через старую сепаратрису, что привело к порогу в τ . Как только эти критерии соблюдены, переключение становится нечувствительным к амплитуде и длительности сигнала, поскольку система может оставаться в новой поляризованной фиксированной точке неопределенное время.

    Нажимной переключатель

    Механизм нажимного переключателя аналогичен механизму основного переключателя, но с обратным порядком событий. Подача сигнала («толчок») снова приводит к смещению положений бистабильных неподвижных точек и сепаратрисы, но в противоположном направлении (рис. 6Г). Система в своем исходном поляризованном состоянии теперь оказывается на противоположной стороне новой сепаратрисы, откуда она релаксирует к противоположно поляризованной неподвижной точке.После снятия сигнала система релаксирует к новой, слегка смещенной фиксированной точке, но сохраняет ту же поляризацию. Этот механизм снова в значительной степени устойчив к изменениям продолжительности сигнала (после порогового времени, необходимого для начальной фазы релаксации), но в нашей модели он проявляется только для очень малых диапазонов амплитуд сигнала.

    Сигналы с медленными фронтами

    Описанные выше переключатели прямого и нажимного действия основаны на том факте, что сигнал появляется и исчезает очень быстро, что вызывает соответственно быстрое изменение фазового пространства.Мы ожидали, что если бы начало и конец сигнала происходили медленнее, чем релаксация системы, то состояние системы могло бы отслеживать неподвижные точки по мере их постепенного перемещения от своих старых к новым положениям, и переключения не происходило бы. . Чтобы проверить это предсказание, мы рассчитали динамику с постепенным увеличением и уменьшением сигнала X согласно формуле t ) для 0 ≤ t < τ и x t max (1 — E τ ) e −λ( t τ ) для t τ (рис. S5).Мы видели, что при больших λ ≫ 1 динамика была подобна ступенчатому сигналу, и переключение продолжало происходить (S6 рис.). Однако для медленных сигналов с λ ≲ 1 переключение в бистабильных режимах было отменено (рис. S7 и S8). Это было характерно для механизмов первичного высвобождения и толчка, поскольку продолжалось переключение в колебательных режимах с небольшими смещениями границ полос, отражающими влияние постепенного сигнала на фазу колебаний (рис. S9, S10 и S11).

    Стохастические эффекты

    Как видно на рис. 3, вероятность переключения стохастической модели для уровней шума от низкого до среднего имеет тенденцию точно следовать границам областей, в которых переключается детерминированная модель (см. также рис. S12 и S13).Однако переключение может происходить и для параметров сигнала X max и τ , для которых детерминированная система не переключается. В частности, режимы, в которых может происходить переключение, сильно расширены за счет шума для однотактных и нажимных выключателей, а границы перехода между переключающими и непереключающими режимами релаксационных генераторов оказываются значительно более резкими. Для переключателей сброса переключение остается относительно надежным с короткими сигналами, которые отключаются до того, как система полностью релаксирует до симметричного состояния.Для более длинных сигналов вероятность переключения приближается к 0,5, поскольку новое состояние полярности выбирается случайным образом после удаления сигнала.

    На рис. 7А показана вероятность переключения для параметров сигнала, указанных на рис. 3, при увеличении уровня шума. Каждый механизм отображает различный шумовой порог, при котором вероятность переключения отклоняется от детерминированного результата (либо 0, либо 1 в зависимости от параметров сигнала). Этот порог является самым высоким для переходного генератора (+, △) и самым низким для нажимных (×) и основных переключателей (*).Около N ≈ 10 3,5 вероятность переключения сходится примерно к 0,5 для всех механизмов. При более высоких уровнях шума (меньшее N ) все механизмы показывают качественно одинаковые затухающие колебания около 0,5. Аналогичное поведение наблюдается на стохастических траекториях в отсутствие какого-либо сигнала, что свидетельствует о том, что эти особенности являются в первую очередь результатом динамики в период отсутствия сигнала ( τ t t end ) .По этой причине мы сначала сосредоточимся на режиме N ≳ 10 4 , в котором характер переключения остается под влиянием сигнала, а позже вернемся к режиму с высоким уровнем шума.

    Рис. 7. Поведение модели при разных уровнях шума.

    A Вероятность переключения как функция уровня шума для различных механизмов переключения. Параметры сигнала обозначены соответствующими символами на рисунках 3 и 4. Каждая точка данных представляет результаты 10 4 стохастических реализаций. B Вероятность различных чисел n коммутационных событий при различных уровнях шума для основного выключателя. Параметры сигнала такие же, как на рис. 4B. C Состояния 200 стохастических реализаций ( N = 10 4 ) переключателя основного выпуска в t = τ . Штриховая линия показывает оценку положения сепаратрисы в отсутствие сигнала (см. «Методы»). D Состояния 200 реализаций релаксационного осциллятора при t = τ ( N = 10 4 ).Пунктирная линия показывает детерминированный предельный цикл системы во время сигнала, пунктирные линии показывают, где предельный цикл пересекается с сепаратрисой в отсутствие сигнала. На трех разных панелях C и D показаны разные двумерные проекции девятимерного фазового пространства. Тип и цвет точки указывают, переключает ли система полярность (красный) или нет (черный).

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.g007

    Ошибки переключения, вызванные шумом

    Вероятность переключения, сравнивающая только состояния системы до и после подачи сигнала, не может различать случаи, когда шум препятствует переключению, и случаи, когда шум вызывает дополнительное переключение.Поэтому мы исследовали количество событий переключения полярности, определяемое как время, когда A 1 = A 2 на стохастических траекториях. Распределение таких событий для основного выключателя показано на рис. 7B (см. рис. S14 для других случаев). Мы наблюдаем, что начальное снижение вероятности переключения около N ≈ 10 6 соответствует появлению подгруппы реализаций, которые не переключаются. Выравнивание вероятности переключения около N = 10 4 совпадает с появлением траекторий, демонстрирующих дополнительную секунду переключения, в основном из-за стохастических переключений в период отсутствия сигнала.

    В первичном механизме переключение происходит при снятии сигнала. При наличии шума система колеблется вокруг фиксированной точки динамики, а не останавливается точно в фиксированной точке. Диапазон этих флуктуаций, визуализируемый путем выборки состояний различных стохастических реализаций в конце фазы сигнала (основной) (рис. 7C), расширяется с увеличением силы шума. Важно отметить, что при удалении сигнала состояния системы группируются рядом с новой сепаратрисой системы, что позволяет вытеснять их из бассейна одной фиксированной точки в другую из-за шума.Тот же механизм объясняет расширение диапазона сигналов, для которых может быть вызвано переключение в присутствии шума за пределами того, в котором будет переключаться детерминированная модель (рис. 3 и 7А, ∘). Сигнал недостаточно силен для детерминированной фиксированной точки с поданным сигналом для пересечения исходной сепаратрисы. Однако некоторая часть распределения состояний вокруг этой фиксированной точки будет лежать достаточно близко к сепаратрисе, чтобы подвергнуться переключению при удалении сигнала.Аналогичное поведение можно наблюдать и для сигнала толчка в отношении распределения состояний в начале периода сигнала.

    Для переходного генератора начальное отклонение от детерминированных результатов связано с дополнительными переключениями, вызванными шумом, после того, как сигнал был удален. Шум в динамике во время сигнала преимущественно приводит к фазовой изменчивости, так как разные реализации разбросаны по предельному циклу. Однако состояние системы при снятии сигнала типично далеко от сепаратрисы (рис. 7D) в медленной фазе динамики, где R реагирует на новую полярность A и B .В этих условиях требуется чрезвычайно высокий уровень шума, чтобы система перешла в противоположную зону притяжения. Следовательно, колебательное переключение оказывается чрезвычайно устойчивым к шуму.

    Резонанс когерентности

    Возвращаясь к режиму с высоким уровнем шума ( N ≲ 10 3,5 ), где преобладает переключение в отсутствие какого-либо сигнала, мы наблюдаем, что вероятность переключения колеблется до того, как она достигает насыщения на уровне 0,5 для очень сильного шума (рис. 7A). Эти колебания напоминают так называемый «резонанс когерентности» [26].Когерентный резонанс возникает, когда шкала времени активации шума для перемещения системы через сепаратрису бистабильной системы становится короче, чем шкала времени релаксации для достижения окрестности противоположной фиксированной точки. Траектория такой стохастической системы имеет в значительной степени колебательный характер. Действительно, спектр мощности динамики изменяется от монотонно убывающего при небольшом шуме до пика на конечной частоте при большем шуме (рис. 8А), что указывает на появление колебаний.Кроме того, высота этого пика имеет максимум при конечном уровне шума (рис. 8В), что подтверждает поведение резонанса когерентности. Таким образом, при высоких уровнях шума шум может управлять системой между двумя состояниями полярности с в значительной степени колебательной динамикой, даже в отсутствие какого-либо сигнала X (рис. S15).

    Рис. 8. Стохастическое переключение.

    А Спектральная плотность мощности А 1 ( t )− А 2 ( t ) при отсутствии любых шумов 8 X 9000 с сигналом различной мощности.Пик в спектре мощности при высоком уровне шума указывает на стохастическую когерентность. B Максимальная плотность мощности по отношению к мощности на нулевой частоте показывает немонотонную зависимость от уровня шума. C Среднее время между событиями переключения, определяемое как точки, когда A 1 = A 2 , изменяется при подаче различных сигналов при уровне шума N = 10 3,75 . Были исключены сигналы, генерирующие детерминированные колебания.Время между переключениями было извлечено из стохастических траекторий с непрерывным подачей сигнала в течение 50000 мин.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.g008

    Стохастическое переключение, индуцированное сигналом

    Применение сигнала также может влиять на скорость стохастического переключения в течение периода, когда сигнал активен. Например, сигнал может снизить высоту сепаратрисного барьера между двумя фиксированными точками, тем самым увеличив вероятность стохастического переключения.Чтобы изучить, какие сигналы могут вызвать такое увеличение стохастического переключения, мы проанализировали длинные траектории, на которых непрерывно подавались сигналы с различной амплитудой. На рис. 8C показаны результирующие средние значения времени между событиями переключения. Мы видим, что на среднее время между переключениями действительно влияет выбор сигнала. Интересно, что средний интервал между переключениями уменьшается по мере приближения сигнала к режиму колебаний, что согласуется с уменьшением высоты сепаратрисного барьера по мере приближения к точке бифуркации.И наоборот, переключения становятся реже, когда сигнал изменяется в противоположном направлении, в режим основного выпуска. В целом, однако, частота переключений чрезвычайно мала, так что ожидаемое количество переключений в течение одного периода сигнала приближается к нулю. Таким образом, мы заключаем, что эффекты стохастического переключения во время сигнала будут незначительными и будут определяться реакцией системы на переходные фазы сигнала.

    Обсуждение

    В этой работе мы разработали классификацию механизмов переключения полярности, индуцированных сигналом.Наша классификация механизмов переключения основана не на молекулярных взаимодействиях, а на качественном динамическом поведении. Интересно, что уже при одной и той же сигнально-регулирующей сети можно получить разные механизмы переключения, изменяя только амплитуду и длительность сигнала или знак регуляторного действия сигнала (рис. 3). В целом, мы обнаружили четыре качественно различных механизма переключения: (i) переключатель переходного генератора, (ii) переключатель сброса, (iii) переключатель основного выпуска и (iv) нажимной переключатель.Принципы работы, лежащие в основе этих четырех механизмов, можно понять уже в рамках схематического двумерного представления зависимой от сигнала структуры фазового пространства системы (рис. 9).

    Рис. 9. Иллюстрация принципов работы, лежащих в основе четырех классов механизмов переключения.

    A Различные нелинейные динамические характеристики схематически представлены в двумерном фазовом пространстве. Красные/черные символы обозначают пространство состояний и динамику при наличии/отсутствии сигнала.Переключатель переходного генератора. B Переключатель сброса. C Выключатель основного выпуска. D Нажимной переключатель.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.g009

    При отсутствии входного сигнала, запускающего переключение полярности, структура фазового пространства должна быть структурой бистабильной системы с двумя устойчивыми фиксированными точками, соответствующими два состояния полярности. Зоны притяжения этих неподвижных точек разделены границей (сепаратрисой).Перед подачей сигнала система находится в одной из устойчивых фиксированных точек (черные закрашенные кружки на рис. 9). Когда система сигнализации активирована, она вмешивается в систему полярности. Это временно деформирует структуру фазового пространства и заставляет состояние системы перемещаться в фазовом пространстве. Движение начинается во время подачи сигнала (красные траектории на рис. 9), но продолжается после исчезновения сигнала и возвращения структуры фазового пространства в исходное состояние (черные траектории на рис. 9).

    Мы обнаружили три типа структуры фазового пространства при наличии сигнала: моностабильную, бистабильную и колебательную (рис. 5). С этими тремя структурами наш анализ выявил четыре типа переключателей полярности. Общим для всех четырех является то, что временная деформация структуры фазового пространства оставляет систему по другую сторону сепаратрисы при восстановлении исходной бистабильной структуры фазового пространства. Переключатель переходного генератора достигает этого, перемещая систему по предельному циклу во время сигнала (рис. 9А), в то время как переключатель сброса перемещает ее к одной устойчивой фиксированной точке по изогнутой траектории (рис. 9В).Когда система бистабильна в присутствии сигнала, существует два различных типа переключателей: либо сигнал перемещает фиксированную точку через исходную сепаратрису (переключатель первичного освобождения, рис. 9C), либо сигнал проталкивает сепаратрису через исходную сепаратрису. фиксированная точка (кнопочный переключатель, рис. 9D).

    Фактическое фазовое пространство системы является многомерным, но качественное поведение такое же, как показано на рис. 9. В принципе, могут существовать сети полярности, для которых сигнальная система индуцирует более сложные типы структуры фазового пространства, например .грамм. мультистабильным или хаотическим, хотя функциональные преимущества были бы неясны. Если предположить, что структура фазового пространства является либо моностабильной, либо бистабильной, либо колебательной в присутствии сигнала, четыре механизма переключения на рис. 9, по-видимому, исчерпывают спектр возможных вариантов поведения. Поэтому мы не ожидаем появления дополнительных классов переключателей полярности, индуцированных сигналом, в других моделях систем полярности с вышеупомянутыми свойствами. Несколько удивительно, что схема взаимодействия модели Гуццо и др. [23] для М.Полярность xanthus , которую мы взяли за отправную точку для нашего анализа, способна производить все четыре типа переключателей. Остается выяснить, является ли способность к такой разнообразной феноменологии переключения общей для других моделей полярности прокариотических и эукариотических клеток, и какие особенности таких моделей делают возможными различные режимы переключения. Некоторые модели, в частности с меньшим количеством компонентов, скорее всего, не в состоянии производить все четыре типа переключателей, например. потому что они не могут генерировать колебания.

    Мы также показали, как различные механизмы переключения реагируют на изменчивость сигнала и внутренний молекулярный шум. Например, в то время как переключатель переходного генератора наиболее чувствителен к изменчивости сигнала, он наименее чувствителен к молекулярному шуму. Напротив, основной переключатель менее чувствителен к изменчивости сигнала, но очень чувствителен к молекулярному шуму. Эти различия в поведении будут полезны в качестве сигнатур для идентификации реальных механизмов переключения в биологических системах.Кроме того, эти свойства будут актуальны для проектирования синтетических систем.

    В настоящее время система M. xanthus является, пожалуй, наиболее изученной системой переключения полярности, но и там не решен вопрос о механизме. Гуццо и др. [23] показали, что переходное переключение генератора является возможным механизмом наблюдаемого переключения полярности, но в настоящее время не исключены и другие возможные механизмы. Кроме того, продолжают обнаруживаться важные новые компоненты этой системы [27] и продолжаются исследования точных взаимодействий между известными компонентами [28].Ситуация еще менее ясна для других экспериментально изученных примеров переключения полярности, таких как нейтрофилы [14]. При таком состоянии исследований имеет практическое значение знать, какие типы механизмов в принципе доступны и каковы свойства этих механизмов.

    Чтобы четко различать эти механизмы, было бы особенно полезно иметь экспериментальный контроль над входным сигналом, который запускает переключение полярности. Для основного выключателя изменение полярности может произойти только после того, как сигнал будет удален.Следовательно, если реверсирование наблюдается, когда сигнал все еще присутствует, переключатель первичного расцепления можно исключить. Переключатель сброса показывает потерю полярности во время длинного сигнала, что является уникальной особенностью этого механизма. Переключение переходного генератора лучше всего обнаруживается путем изменения длительности сигнала. Наконец, кнопочный переключатель должен переключаться только один раз во время продолжительного сигнала. Обратите внимание, однако, что такие эксперименты дадут представление только о типе переключения, а не о детальном взаимодействии между сигнальным белком и белками полярности, поскольку одна и та же качественная динамика может быть вызвана разными способами действия сигнала.Наш анализ динамики систем также показал, что, хотя время по отношению к входному сигналу различно для разных механизмов, порядок, в котором белки основной системы полярности переключают полюса, почти всегда одинаков. Это указывает на то, что мы не можем сделать вывод о взаимодействии сигнального белка X , глядя на порядок, в котором белки полярности переключают полюса, но что порядок переключения скорее является характеристикой взаимодействий между белками разной полярности.

    По аналогии с парадигматическим генетическим тумблером [29] анализируемую здесь функциональность можно рассматривать как «пространственный тумблер». Сердцевиной генетического тумблера является цепь из двух взаимно репрессирующих генов, концептуально аналогичная взаимному ингибированию между маркером полярности A и его антагонистом B . Некоторое поведение также аналогично, например. молекулярный шум может вызвать самопроизвольное переключение генетического тумблера [30], как это происходит в случае системы полярности.Однако в то время как генетический тумблер представляет собой хорошо смешанную бистабильную систему, система основной полярности представляет собой пространственно расширенную бистабильную систему, которая формирует асимметричные паттерны. Пространственное расширение системы полярности позволяет преобразовывать глобальный сигнал ( X t ) в локальный сигнал (дифференциальная активность X на двух полюсах) способом, который был бы невозможен в обычном режиме. хорошо смешанная система. Это позволяет системе полярности функционировать как настоящий тумблер, т.е.е. один и тот же сигнал вызывает переключение в обоих направлениях, в отличие от исходного генетического тумблера, где разные сигналы «устанавливают» и «сбрасывают» переключатель [29]. Настоящая функция переключения (или «включение-выключение») в генетических переключателях требует более сложной регуляторной схемы, которая манипулирует бистабильной системой в зависимости от входных сигналов для достижения контроля над системой [31-34].

    По сравнению с генетическими системами контроль систем формирования паттернов только начинает изучаться, что открывает интересные направления для будущих исследований.Здесь мы использовали упрощенную трактовку процесса формирования паттерна, когда клетка была разделена только на три области: два полюса и цитоплазму. В основе лежит предположение о временном разделении между диффузионным переносом и соответствующими биохимическими процессами. Учитывая типичные длины ячеек, например. L ~ 6 мкм на мкм для м. Ксант , и диффузионные коэффициенты D ~ 10 мкм 2 / S для малых цитоплазматических белков [35], Смешивание L 2 /(2 D ), по которым цитоплазматические белки исследуют основную массу клетки менее чем за 2 секунды.Напротив, наблюдаемая временная шкала фактического процесса переключения, во время которого содержание белков системы полярности уменьшается на одном полюсе и увеличивается на противоположном, составляет порядка 30 секунд для M. xanthus [23], что свидетельствует о что предположение разумно. Однако будет интересно исследовать динамику также и в условиях, когда это предположение не выполняется, используя полные пространственные модели.

    Методы

    Детерминированная динамика

    Скорости реакции k j были выбраны, как в [23], со скоростью k ab = 15 мин −1 .Детерминированную динамику рассчитывали с помощью Mathematica (Wolfram Research Inc.) с использованием функции NDSolve отдельно в каждой области (до, во время и после сигнала) с начальными условиями, заданными в соответствии с содержаниями белка в конце предыдущего сегмента.

    Стохастическая модель

    Для стохастической версии модели мы использовали расширение Ланжевена уравнения 2, добавляя шумовой член к каждому уравнению, (6) Где x = ( A 1 , A 2 , R , R 1 , …, x 2 ) — это вектор, а η ⋅, I являются независимыми гауссовыми случайными величины, < η ⋅, I ( T )> = 0 и < η

    10 P , I ( T ) η Q , J ( T ‘)> = N -1 δ P , Q Δ I , J Δ ( т т ′).Мы ввели N в качестве параметра для настройки величины шума, при этом детерминированная модель восстанавливается как N → ∞. Мы решили сделать шум мультипликативным, заставив силы f ⋅, i ( x ) зависеть от текущего состояния системы, x . Конкретно, (7)

    Подчеркнем здесь, что эти шумовые члены были выбраны просто как одно из правдоподобных обобщений уравнения 2. Хотя они напоминают те, которые могут быть получены из расширения полного основного уравнения для реакций, лежащих в основе уравнения 2, по размеру системы [36, 37], мы отмечаем, что, поскольку исходная модель определяется только в терминах уравнений скоростей, а не в терминах лежащих в основе молекулярных реакций, такой систематический вывод шума невозможен.Мы проверили, что конкретный выбор формы шума не повлиял на наши выводы, и получили качественно аналогичные результаты при использовании белого шума (реализованного путем фиксации x = (1/3, 1/3, …, 1/3 , X t /3, X t /3) в уравнении 7), см. S16 и S17 рис.

    Моделирование стохастической модели было выполнено путем прямого интегрирования уравнения 6 с использованием правила обновления формы (8) Где D ( x ) представляет детерминированную часть уравнения 6, F ( x ) = ( F , A , 1 , F , 2 , A , 2 , f R ,1 , …, f X ,2 ) — вектор мощностей шума, f 1/2 и ξ выполняется поэлементно.Шаг по времени dt = 10 −4 мин использовался везде. После каждого шага обновления содержание всех белков корректировалось таким образом, чтобы ни одно из них не было отрицательным или превышало общее количество белков (т. е. обеспечение A 1 + A 2 ≤ 1, и аналогично для каждого другого белка). Код моделирования (реализованный на C++) доступен по адресу github.com/gerland-group/langevin_switching.

    Оценка сепаратрис

    Линии сепаратрисы на рис. 7C,D оценивались следующим образом.Для переключателя основного выпуска (рис. 7C) мы сначала оценили пространство состояний вокруг фиксированной точки при наличии сигнала путем моделирования 10000 стохастических траекторий с N = 10 3 до t = τ . Для каждой из этих точек мы определили, на какую сторону сепаратрисы они попали в отсутствие сигнала, приняв их за начальные условия для детерминированного моделирования за период τ t < t конец .Затем проекции сепаратрисы на показанные плоскости были оценены с использованием линейного дискриминантного классификатора для определения, в свою очередь, для каждой из двухмерных проекций данных границы решения между наборами состояний, принадлежащих каждому из бассейнов. привлекательности. Этот анализ был выполнен с использованием класса «LinearDiscriminantAnalysis» из scikit-learn [38] с параметрами по умолчанию. Для релаксационного осциллятора (рис. 7D) мы определили путь предельного цикла по траектории детерминированной модели.Точки пересечения с сепаратрисой затем оценивались путем инициализации моделирования с удалением сигнала в разных точках предельного цикла.

    Спектры мощности

    Спектральные плотности мощности оценивались по траекториям, отсчитываемым каждые 0,01 мин в течение 50000 мин, методом усредненных периодограмм Уэлча по перекрывающимся отрезкам траектории [39] с использованием функции MATLAB (Mathworks) pwelch с отрезками длиной 2 16 отсчетов.

    Дополнительная информация

    S1 Рис.Режимы переключения, когда сигнал воздействует на каждый из параметров модели, как на рис. 8 основного текста, но с другим набором базисных параметров, который выбирается случайным образом (путем умножения каждого из исходных значений базисных параметров на случайное число от 0,5 до 1.5).

    в показанном примере, эти значения были K RA = 400 ⋅ 1.01, k A = 2 ⋅ 1.38, K BA = 400 ⋅ 0,95, k B = 2 ⋅ 1.15, K BB = 30 ⋅ 0,54, K K B = 2.8 ⋅ 0,96, K M = 0,3 ⋅ 1,36, k ab = 0,5 ⋅ 30 ⋅ 0,59, k R = 0,1 ⋅ 1.49, k k k = 1,5 ⋅ 0,75, k R = 0,4 ⋅ 0,98, K Х = 20 ⋅ 1,16, а к х = 3 ⋅ 0.61. Здесь детерминированные режимы переключения лишь незначительно смещаются в пространстве амплитуды и длительности сигнала, но чувствительность к шуму становится значительно сильнее. Однако качественное поведение остается таким же, как на рис. 8 основного текста, с чередующимися полосами и сплошными областями, которые демонстрируют надежное детерминированное переключение, пока амплитуда и продолжительность сигнала превышают пороговое значение.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s001

    (PDF)

    S2 Рис.Режимы переключения, когда сигнал воздействует на каждый из параметров модели, как на рис. 8 основного текста, но с другим набором базисных параметров, который выбирается случайным образом (путем умножения каждого из исходных значений базисных параметров на случайное число от 0,5 до 1.5).

    в показанном примере, эти значения были K RA RA = 400 ⋅ 1.1, K A = 2 ⋅ 0,58, K BA = 400 ⋅ 1.38, k B = 2 ⋅ 0.81, K BB = 30 ⋅ 1.31, K K B = 2.8 ⋅ 0,69, K M = 0.3 ⋅ 1.02, k ab = 0,5 ⋅ 30 ⋅ 1.04, K R = 0,1 ⋅ 1.37, K k r = 1,5 ⋅ 1,05, k R = 0,4 ⋅ 1.46, K Х = 20 ⋅ 1,08 и к х = 3 ⋅ 1.35. Здесь детерминированные режимы переключения существенно смещаются в пространстве амплитуды и длительности сигнала, а чувствительность к шуму становится значительно слабее. Однако качественное поведение остается таким же, как на рис. 8 основного текста, с чередующимися полосами и сплошными областями, которые демонстрируют надежное детерминированное переключение, пока амплитуда и продолжительность сигнала превышают пороговое значение.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s002

    (PDF)

    S3 Рис.Порядок переключения.

    Траектории переключения получены из детерминированной модели. Черные сплошные линии на фазовых диаграммах показывают режимы переключения, как на рис. 8. Цвета показывают, в каком порядке A , B и R переключают полярность. В режимах, где система многократно переключает полярность (из-за переключения переходного генератора), порядок переключения представляет собой порядок первого переключения.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s003

    (PDF)

    S4 Рис.

    Траектории системы во время сигнала для A переключателя генератора переходных процессов, B переключателя первичного расцепления, C переключателя сброса и D нажимного переключателя. Символы рядом с метками панели указывают параметр сигнала X max , как показано на рис. 8. Сигнал подается на время моделирования. При переходном переключении генератора ( A ) полярность системы колеблется, а при переключении сброса ( C ) полярность отсутствует, т.е.е. распределение белков на полюсе 1 и полюсе 2 симметрично. Во время основного выпуска и нажимного переключателя ( B и D ) система поляризуется во время переключения.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s004

    (PDF)

    S5 Рис. Пример постепенно нарастающего и убывающего сигнала.

    Общая сумма x , x , увеличивается в соответствии с x T ( T MAX (1 — E — λ T ) Для 0 < T < τ и уменьшается в соответствии с x T ( T ) = x MAX (1 — E τ ) e −λ( t τ ) для t > τ .Пунктирная линия указывает на ступенчатый сигнал.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s005

    (PDF)

    S6 Рис. Траектории для плавно нарастающего и спадающего сигнала с λ = 4.

    Амплитуда сигнала X max и длительность τ выбраны такие же, как на рис. 4, где A соответствует сплошная линия к короткому сигналу (знак плюса), а пунктирная линия к длинному сигналу (открытый треугольник). Система показывает качественно то же поведение, что и для ступенчатого сигнала.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s006

    (PDF)

    S7 Рис. Траектории для плавно нарастающего и спадающего сигнала с λ = 2.

    Амплитуда сигнала X max и длительность τ выбраны такие же, как на рис. 4, где A соответствует сплошная линия к короткому сигналу (знак плюса), а пунктирная линия к длинному сигналу (открытый треугольник). Для этих плавных сигналов переключатель переходного генератора ( A ), переключатель сброса ( C ) и нажимной переключатель ( D ) переключаются качественно так же, как и для ступенчатого сигнала, в то время как переключатель основного отпускания ( B ) не реагирует на постепенный сигнал.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s007

    (PDF)

    S8 Рис. Траектории для постепенно нарастающего и убывающего сигнала с λ = 1.

    Для этих постепенных сигналов основной расцепитель ( B ) и нажимной переключатель ( D ) не реагируют на сигнал, в то время как генератор переходных процессов ( A ) и переключатель сброса ( C ).

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s008

    (PDF)

    S9 Рис.Режимы переключения для постепенно нарастающего и убывающего сигнала с λ = 4.

    Области, в которых детерминированная модель показывает переключения, обозначены толстыми черными контурами. Зеленая штриховка показывает вероятность переключения стохастической модели с N = 10 3,75 . Верхняя половина фазовой диаграммы показывает результаты для сигнала, повышающего скорость реакции, а нижняя половина — для подавления скорости. Цветные полосы справа от каждой панели указывают класс динамики при подаче соответствующей амплитуды сигнала: желтые для поляризованного, оранжевого для колебательного и синего для симметричного полярного распределения A для постепенно увеличивающегося и уменьшающегося сигнала.Режимы переключения аналогичны режимам для ступенчатого сигнала, как показано на рис. 8.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s009

    (PDF)

    S10 Рис. Режимы переключения для каждого из параметров модели при постепенно нарастающем и убывающем сигнале с λ = 2.

    Режимы, в которых первичный переключатель действует на переключение полярности, например, путем подавления параметра k ab или k rA , стали меньше.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s010

    (PDF)

    S11 Рис. Режимы коммутации для каждого из параметров модели для постепенно нарастающего и убывающего сигнала с λ = 1.

    Режимы, в которых первичный переключатель действует на переключение полярности, становятся меньше, например, за счет усиления k B , либо полностью исчезает, например, путем подавления параметров k ab или k rA .Кроме того, исчезают режимы, в которых действует нажимной переключатель, например, за счет небольшого увеличения параметра k rA .

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s011

    (PDF)

    S12 Рис. Режимы переключения для каждого из параметров модели со ступенчатым нарастанием и убыванием сигнала.

    Зеленым цветом показана вероятность переключения стохастической модели с N = 10 3,5 . Вероятность стохастического переключения вне детерминированных режимов переключения (сплошные черные линии) выше по сравнению с уровнем шума N = 10 3 .75 , как показано на рис. 8, а вероятность переключения в детерминированных режимах меньше.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s012

    (PDF)

    S13 Рис. Режимы переключения для каждого из параметров модели со ступенчатым нарастанием и убыванием сигнала.

    Зеленым цветом показана вероятность переключения стохастической модели с N = 10 4 . Вероятность стохастического переключения вне детерминированных режимов переключения (сплошные черные линии) меньше по сравнению с уровнем шума N = 10 3 .75 , как показано на рис. 8, а вероятность переключения в детерминированных режимах выше.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s013

    (PDF)

    S14 Рис. Вероятность разного количества переключений для разных уровней шума.

    Символы рядом с метками панели A-E соответствуют амплитуде и продолжительности сигнала, как показано на рис. 8. F показывает вероятность различного количества переключений без сигнала.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s014

    (PDF)

    S15 Рис. Переключение полярности стохастической модели без сигнала.

    A для низкого уровня шума ( N = 10 3,5 ) система не переключается на время моделирования. B для высоких уровней шума ( N = 10 2 ) полярность переключается несколько раз без подачи сигнала.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s015

    (PDF)

    S16 Рис.Режимы переключения для каждого из параметров модели со ступенчатым нарастанием и убыванием сигнала.

    Зеленым цветом показана вероятность переключения стохастической модели с белым шумом и с N = 10 4 . Режимы переключения качественно аналогичны режимам переключения на рис. 3.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008587.s016

    (PDF)

    Модуль переключателя обратной полярности | Моделирование электроники

    Это компактный модуль переключателя обратной полярности, который можно использовать для изменения полярности выходных клемм 5 и 6.Чаще всего используется для изменения направления двигателя постоянного тока.

    Как только управляющее напряжение (клеммы 1 и 2) подается на них, реле активируется, и выходные клеммы 5 и 6 меняют полярность.

    Клеммы 3 и 4 являются входным напряжением для модуля и могут принимать максимум 1 А 125 В переменного тока/2 А 30 В постоянного тока, выходное напряжение питается от этого входного напряжения. Выход всегда будет иметь активное состояние, если реле выключено, это будет той же полярности, что и входное напряжение, и когда реле включено, полярность будет обратной входному напряжению.

    Поставляется с опорными стойками для печатных плат.

    Блок питания системы управления 5 В или 12 В постоянного тока
    Вход подачи 1–30 В постоянного тока/1–125 В переменного тока
    Выходное напряжение 1–30 В пост. тока, 2 А / 1–125 В перем. тока, 1 А (в зависимости от входного напряжения питания)
    Релейный модуль DPDT 30 В пост. тока 2 А (двигатель до 60 Вт)
    125 В перем. тока 1 А (двигатель до 125 Вт)
    Размер платы 48 мм х 30 мм х 16 мм

    219-005

    Модуль переключателя обратной полярности 12 В

    5 фунтов стерлингов.16

    219-005

    Модуль переключателя обратной полярности 12 В

    5,16 фунтов стерлингов

    219-007

    Модуль переключателя обратной полярности 5 В

    5,16 фунтов стерлингов

    219-007

    Модуль переключателя обратной полярности 5 В

    5,16 фунтов стерлингов

    219-008

    Модуль переключения обратной полярности, 24 В

    £5,16

    219-008

    Модуль переключения обратной полярности, 24 В

    £5,16


    Инструкции по подключению модуля переключателя обратной полярности

    Клемма 1: максимальное положительное управляющее напряжение (версия 5 В, макс. 8 В (3.75–8 В пост. тока))
    Клемма 1: максимальное положительное управляющее напряжение (версия 12 В макс. 14 В пост. тока (9–14 В пост. тока))
    Клемма 2: отрицательное управляющее напряжение.
    Клемма 3: положительное входное напряжение, макс. 1 А, 125 В переменного тока/2 А, 30 В постоянного тока
    Клемма 4: отрицательное входное напряжение,
    Клемма 5: выходное напряжение. (положительный или отрицательный)
    Клемма 6: выходное напряжение. (положительный или отрицательный)

    .

    0 comments on “Переключатель полярности: РадиоКот :: Переключатель полярности

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.