Разработка локальной системы управления волновым насосом для аппарата "Искусственное сердце"
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?м, поскольку предположительно, что все остальные блоки являются слабоинерционными звеньями в диапазоне времен гидравлических насосов для перекачки низконапорных потоков, характерных для аппаратов искусственное сердце.
Динамика такого блока должна описываться в операторах СРП, поэтому, за основу был возят алгоритм профессора В.В.Власова получения интегральной передаточной функции в СРП /4/. В итоге получена передаточная функция МЖС:
Следующий блок - прочная часть, которая преобразует перемещение L МЖС в расход Q. Изобразим на рисунке 5 МЖС.
Рисунок 5 - Работа МЖС в проточной части насоса
Из рисунка видно, что чем больше гребень 1 тем больший объем жидкости V он вытолкнет из насоса. Нам необходимо найти зависимость этого объема от высоты гребня L.
Площадь поперечного сечения МЖС в зоне гребня находится по формуле:
Площадь поперечного сечения МЖС до гребня и после него находится по формуле:
Площадь поперечного сечения гребня находится по формуле:
Объем выталкиваемый гребнем за 1 проход найдем по формуле:
где l - длинна патрубка, м.
Подставим () в (), получим:
Длину патрубка принимаем: = 0,085 м, также принимаем, что объем V насос перекачивает за 1 с. Тогда расход будет равен объему V. Получим формулу для расхода:
Таким образом, мы нашли зависимость расхода Q от высоты гребня L.
Но данная зависимость нелинейная. Построим график Q(L) приняв, что = 0,085 м, D1=0.01 м.
Рисунок 6 - Статическая характеристика проточной части насоса
Нас интересует точка в близи Q=80 мл/с=.
В этой точке L=0.01802 м.
Т.о. коэффициент преобразования проточной части получим:
WПЧ(p)= .
В итоге передаточная функция волнового насоса примет вид:
.4 Усилитель напряжения
Усилитель должен усиливать сигнал, поступающий с микропроцессора. Этот сигнал является сигналом рассогласования между задающим воздействием и сигналом с датчика. Задающее воздействие Iз является цифровым, т.к. задание происходит программой микропроцессора и находится в диапазоне: Iз= 0 - 1024. Оно сравнивается с сигналом с АЦП Iц (сигнал с датчика), который также имеет диапазон: Iц =0-1024. Примем, что максимальная статическая ошибка регулирования будет 5%. Тогда при максимальном задающем воздействии Iз= 1024, сигнал на ЦАП будет:
Тогда после прохождения через ЦАП сигнал будет:
Этот сигнал нам и надо усилить усилителем. На электромагнитную обмотку должно подаваться напряжение U1=12 В, тогда коэффициент усилителя должен быть:
Выбор усилителя мощности производится по следующим показателям:
- вид входного и выходного сигнала, тип питания;
требуемая мощность;
надежность, независимость от внешних влияний (особенно коэффициента усиления), чувствительность, малые массогабариты.
Выбираем операционный усилитель типа 157УД1.
Технические характеристики усилителя:
напряжение питания, В 3, 20;
входной ток, мА 0,5;
коэффициент усиления, В/мВ 110;
дифференциальное входное сопротивление, МОм1;
скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс 0,5;
максимальный выходной ток, А 2;
выходное сопротивление, Ом 10.
Усилитель настраивается на коэффициент усиления . Получим передаточную функцию для усилителя:
2.5 Датчик расхода
Для измерения расхода выберем датчик Сапфир 22ДД 2410. Принцип действия преобразователей основан на воздействии измеряемой разности давления на мембраны измерительного блока, что вызывает деформацию упругого чувствительного элемента и изменение сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя. Это изменение преобразуется в электрический сигнал, который передается от тензопреобразователя из измерительного блока в электронный блок, и далее в виде стандартного токового унифицированного сигнала.
Технические характеристики:
верхний предел измерений, кПа 0,16; 0,25; 0,40; 0,63; 1; 1,6;
предельно допустимое избыточное давление, МПа 4;
предел допускаемой основной погрешности, % 0,5;
выходной сигнал, мА 4тАж20;
линия связи двухпроводная.
Данный датчик используется вместе с блоком извлечения корня БИК1 Р. Блок извлечения корня БИК-1Р, предназначен для линеаризации статической характеристики и электрического питания измерительных преобразователей типа "Сапфир-22", с выходным информационным сигналом 0-5, 0-20 или 4-20 мА при измерении расхода жидких сред.
Блок имеет встроенный стабилизированный источник питания постоянного тока, позволяет преобразовывать информационный сигнал от внешнего устройства 0-5 мА, 0-20 мА или 4-20 мА в сигнал постоянного тока 0-5 мА, 0-20 мА или 4-20 мА.
Поскольку на АЦП должно подаваться напряжение, параллельно датчику нужно поставить резистор. Максимальное напряжение, поданное на АЦП: U=5В, максимальный ток с датчика: I=20 мА, тогда сопротивление резистора:
Мембраны измерительного блока рассчитываются таким образом, что при максимальном расходе Q=100 мл/с, на выходе датчика вырабатывается сигнал U=5В, тогда передаточный коэффициент датчика вместе с резистором получим:
3. РАСЧЕТ ДАТЧИКА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Для дифференциального манометра "Сапфир" н