Конструирование устройства для измерения углового перемещения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?йства. Наличие одного источника энергии (электрического тока) является существенным преимуществом индуктивных приборов перед пневматическими, которые питаются электрическим током и сжатым воздухом.
В индуктивных приборах используется свойство катушки изменять свое реактивное сопротивление при изменении некоторых ее параметров, определяющих величину индуктивности L.
Индуктивный преобразователь представляет собой катушку индуктивности (дроссель), полное сопротивление которой изменяется при взаимном относительном перемещении элементов магнитопровода.
Одним из основных достоинств индуктивных преобразователей является возможность получения большой мощности преобразователя (до 1-5 ВА), что позволяет пользоваться сравнительно малочувствительным указателем на выходе измерительной цепи и регистрировать измеряемую переменную величину самописцем или вибратором осциллографа, без предварительного усиления. Лишь при малогабаритных преобразователях приходится прибегать к включению усилителя.
Но индуктивные преобразователи имеют ряд недостатков: их функции преобразования нелинейные; аддитивные погрешности, в частности погрешность реального преобразователя, вызванная температурным изменением активного сопротивления обмотки, велики; сила притяжения якоря значительная.
Работа датчика основана на том, что под действием давления пружина Бурдона деформируется, что приводит к перемещению якоря индуктивного преобразователя. В свою очередь перемещение якоря вызывает изменение воздушного зазора, а значит и индуктивности преобразователя. Таким образом, неэлектрический сигнал преобразуется в электрический, который легко зарегистрировать и оценить величину давления
С целью измерения механической силы упругое тело может быть подвергнуто действию силы. Возникающие при этом деформация или изменения размеров тела можно измерить затем с помощью датчика смещения. Материал и форму упругого тела в таком динамометре следует выбрать так, чтобы в широком диапазоне удовлетворялся закон Гука без остаточной деформации. поперечного сечения стержня
2.2 Расчет чувствительного элемента датчика
Рисунок 8 - Пружина Бурдона
Исходные данные:
Подаваемое давление, кгс/см2
p = 7 кгс/см2.
Радиус центральной оси пружины, мм:
R = 52 мм.
Толщина стенки пружины, мм:
h = 2,1 мм.
Полуоси поперечного сечения по среднему контуру, мм:
a = 10,5 мм;
b = 3,22 мм.
Модуль упругости кгс/см2:
E = 1,16 • 106 кгс/см2.
Коэффициент Пуассона:
? = 0,3.
Коэффициенты:
? = 0,481;
? = 0,045;
Г = 5,3.
Вычисляем главный параметр трубки :
=Rh/a2; (32)
Находим перемещение конца пружины, м:
; (33)
? = 0,257 • 10-3 м.
2.2 Расчет первичного измерительного преобразователя
Определить измерительное усилие дифференциального индуктивного преобразователя с Ш-образным сердечником и плоским якорем. Первоначальные габаритные размеры по варианту (параметр t численно равен b).
Требования, в соответствии с которыми разрабатывается и рассчитывается первичный измерительный преобразователь, такие:
диапазон измерения 0,1-0,2 мм;
чувствительность преобразователя 100-150 Ом/мм;
допустимая степень нелинейности 1%;
допустимая плотность тока 2-2,5 А/мм2;
частота питающего напряжения 50 Гц;
допустимое измерительное усилие не более 3Н.
Исходные данные, м:
a = 7 • 10-3 м,
b = 5 • 10-3 м,
с = 15 • 10-3 м,
h = 19 •10-3 м,
f = 6 • 10-3 м,
t = b
ПЭВ - 1
Перемещение конца пружины, м:
? = 0,257 • 10-3 м;
.
Коэффициент заполнения, зависящий от диаметра провода и вида изоляции и соответствующий марке провода:
fZ = f0 = 0,6.
Постоянная магнитная константа, Гн/м:
?0 = 1.257 • 10-6 Гн/м.
Диаметр провода катушки преобразователя без изоляции, м:
d1 = 0,15 • 10-3 м.
Сечение полого провода, м:
q = 0,0176 • 10-6 м2.
Толщина стенок каркаса, м:
n = 1,5 • 10-3 м.
Зазор между поверхностью катушки и сердечником, м:
m = 2,5 • 10-3 м.
Рассчитаем площадь, занимаемую обмоткой катушки, м:
, (34)
Где n - толщина стенок каркаса, выбирается в пределах 1-2 мм;
m - зазор между поверхностью катушки и сердечником, выбирается в пределах 2-3мм.
Q = 110 • 10-3 м.
По известной площади окна магнитопровода, предназначенного для размещения катушки, с учетом каркаса катушки определим количество витков:
; (35)
?=3735
Чтобы уменьшить влияние изменения характеристик магнитного материала на параметры катушек, индукцию В выберем из условия В=0,2-0,6 Т, такой, при которой магнитная проницаемость данного материала достигает максимального значения:
В = 0,2 Т.
Определим начальный зазор между якорем и катушками индуктивности, выбираем из двух условий:
; (36) ; (37)
?0 = 1,1 • 10-3.
Определим максимальный зазор ?max и минимальный зазор ?min, возникающие между катушками и магнитопроводом вследствие его передвижения, м:
?max=+l/2; (38)
?max = 1,2285•10-3
Определим параметры катушки при наибольшем зазоре.
Координаты выпучивания магнитного поля определим по графику - Зависимость между координатами поля выпучивания.
Координата обычно принимается равной :
X1= 7,5 •10-3;
Z1b=X1*6/8b=5,625 • 10-3;a = t;a = t;2b = t;
Х2=8*Z2b/6
X2=6.667 • 10-3.
Определим толщину стенки четверти полого цилиндра, м:
; (39)
m2=4.653 •10-3 м.
Определим толщи?/p>