Конструирование устройства для измерения углового перемещения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
о типа (рисунок 6 а), в которых две секции первичной обмотки включены согласно, а две секции вторичной обмотки - встречно. При питании первичной обмотки переменным током и при симметричном положении якоря относительно электромагнитов ЭДС на выходных зажимах равна нулю. При перемещении якоря возникает сигнал на выходных зажимах.
Для преобразования сравнительно больших перемещений (до 50-100 мм.) применяются индуктивные преобразователи с незамкнутой магнитной цепью. На рисунке 6, в схематически показано устройство дифференциального трансформаторного индуктивного преобразователя с незамкнутой магнитной цепью, используемого для передачи показаний различных неэлектрических приборов (манометров, дифференциальных манометров).
Конструкция преобразователя определяется главным образом значением измеряемого перемещения. Габариты преобразователя выбирают, исходя из необходимой мощности выходного сигнала и других технических требований.
Индуктивные преобразователи используются для преобразования перемещения и других неэлектрических величин, которые могут быть преобразованы в перемещение (усилие, давление, момент и т. д.).
По сравнению с другими преобразователями перемещения индуктивные преобразователи отличаются значительными по мощности выходными сигналами, простотой и надежностью в работе.
Недостатком их является наличие обратного воздействия преобразователя на измеряемый объект (воздействие электромагнита на якорь) и влияние инерции якоря на частотную характеристику прибора [1].
1.7 Измерение перемещения
После того, как были рассмотрены некоторые эффекты и преобразователи для измерения перемещения, можно сделать вывод, что наиболее подходящими по своим характеристикам для нашего проекта являются емкостные преобразователи. Для измерения выходного параметра емкостных преобразователей применяют цепи с использованием резонансных контуров, которые позволяют создавать приборы с высокой чувствительностью, способные реагировать на перемещения порядка 10-7 мм. Цепи с емкостными преобразователями обычно питают током повышенной частоты (до десятков мегагерц), что вызвано желанием увеличить сигнал, попадающий в измерительный прибор, и необходимостью уменьшить шунтирующее действие сопротивления изоляции.
Достоинствами емкостных преобразователей являются простота устройства, высокая чувствительность и возможность получения малой инерционности преобразователя.
Условные обозначения:
а - с изменяющимся расстоянием между пластинами;
б - дифференциальный;
в - дифференциальный с переменной активной площадью пластин;
г - с изменяющейся диэлектрической проницаемостью среды между пластинами.
Рисунок 7 - Емкостные преобразователи
В данной курсовой работе будет рассмотрен более простой емкостной датчик. Ниже приведены результаты исследований этого датчика, схема которого приведена в Приложении Б.
Датчик состоит из двух пакетов стеклянных, пластин на плоскости которых нанесены электроды, а также двух оснований с пазами. В этих пазах перемещается электрод-экран. Общая длина пластин равна 200 мм. в исходном состоянии экран вдвинут до середины пакета, что обеспечивает диапазон преобразования 100мм. Нелинейность не превышает 1,5%. Датчик предназначен для работы с измерительными цепями (измерительными преобразователями), обеспечивающими преобразование проходной емкости в трехзажимной схеме включения.
2. Практическая часть
.1 Датчик давления на основе индуктивного преобразователя
Прежде всего, давление определяется как скалярная величина, характеризующая состояние сплошной среды, и оценивается как отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.
В датчиках давления всегда испытывается большая потребность, и они находят весьма широкое применение. Принцип регистрации давления служит основой для многих других типов датчиков, например датчиков массы, положения, уровня и расхода жидкости и др. В подавляющем большинстве случаев индикация давления осуществляется благодаря деформации упругих тел, например диафрагмы, пружины Бурдона, гофрированной мембраны. Такие датчики имеют достаточную прочность, малую стоимость, но в них затруднено получение электрических сигналов. Потенциалометрические (реостатные), емкостные, индукционные, магнитнострикционные, ультразвуковые датчики давления имеют на выходе электрический сигнал, но сравнительно сложны в изготовлении.
В большинстве случаев датчики давления соединяются с объектами измерения при помощи соединительных трубок. Такие линии коммуникации давления, заполненные воздухом или жидкостью, не вносят погрешностей при измерении статических давлений, но сильно влияют на результаты измерений измеряющихся давлений, обладая существенной инерционностью, присущей пневматическим и гидравлическим звеньям.
В ряде случаев в датчиках давления может быть использован преобразователь, выходной величиной которого является механическое напряжение или давление. В этом случае используется мягкая, так называемая вялая мембрана, которая выполняет функцию только разделительного элемента.
Индуктивные приборы измерения давления отличаются высокой точностью, дают возможность вести дистанционные измерения. Сравнительно небольшие габаритные размеры индуктивных преобразователей позволяют создавать компактные измерительные устр?/p>