Конструирование устройства для измерения углового перемещения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?у стенки половины полого цилиндра, м:
; (40)
m1=5,53 • 10-3 м.
Магнитная проводимость воздушны зазоров , определим как сумму магнитных проводимостей фигур, их составляющих
Для зазора , проводимость составит, Гн:
; (41)
= 7,08 • 10-8 Гн.
Для зазора проводимость составит, Гн:
; (42)
= 6,21 • 10-8 Гн.
Так как рассматриваемая цепь симметрична, условно примем, что сопротивление среднего сердечника состоит из двух равных параллельно включенных магнитных сопротивлений и двух равных сопротивлений воздушных зазоров .
Для любой половины магнитопровода полное магнитное сопротивление цепи будет равно сумме сопротивлений остальных участков цепи и сумме сопротивлений воздушных зазоров:
. (43)
Но поскольку мы пренебрегаем величинами сопротивлений сердечников, то:
, (44)
Где
; (45)
. (46)
Суммарное магнитное сопротивление всей цепи составит, Ом:
; (47)
= 1,61 • 107 Ом;
= 1,41 • 107 Oм.
Средняя длина витка, м:
; (48)
lcp = 0,085 м.
Круговая частота:
. (49)
Частота, Гц:
=50 Гц .
Удельное сопротивление для медной проволоки, Ом•мм2/м:
.
Активное (омическое) сопротивление катушки преобразователя, Ом:
; (50)
Ra = 265,49 Ом.
По найденной величине определяем модуль полного электрического сопротивления катушки преобразователя, Ом:
; (51)
Zэ = 460,49 Ом.
Находим площадь сечения среднего сердечника, м:
; (52)
S = 7 • 10-5.
Магнитный поток в сердечнике:
, (53)
где В = 0,2 Т;
= 1,4 • 10-5.
Определяем эффективное значение тока, протекающего через катушку: преобразователя, А:
, (54)
где
; (54)
Ом;
I = 0,0347 А.
Проверяем катушку на допустимую плотность тока, А/мм.
Рекомендуемая плотность тока:
; (55)
j = 1,97 А/мм2.
Катушка, судя по полученному результату, имеет допустимую плотность тока.
Определяем напряжение питания катушки, В:
; (56)
U = 15,979 В.
Определим параметры катушки при наименьшем зазоре ?min по формулам (14)-(32).
?min = 0,9715•10-3 ;
X1= 7,5 •10-3;
Z1b= 5,625 • 10-3;
X2=6,67 • 10-3;
m1 = 5,53 • 10-3 м;
m2 = 5,948 • 10-3 м;
= 8,1 • 10-8 Гн;
= 7,228 • 10-8 Гн;
= 1,61 • 107 Ом;
= 1,41 • 107 Oм;
Zэ = 460,49 Ом.
Нахожу разность модулей полных электрических сопротивлений катушки преобразователя, Ом:
?? = Zmax - Zmin; (57)
?? = 31,53 Ом.
Приближенно определим чувствительность преобразователя, Ом/мм:
; (58)
К = 122,70 Ом/мм.
Полученная чувствительность преобразователя должна удовлетворять условию К=100-150 Ом/мм.
Рассчитаем максимальную электромеханическую силу притяжения , якоря к сердечнику:
, (59)
где
- сила притяжения якоря к отдельному полюсу сердечника преобразователя, полученной из формулы Максвелла:
, (60)
, - проводимость зазора и зазор у полюса, силу притяжения которого можно определить.
У дифференциального преобразователя на якорь действует разность сил, направленная в сторону уменьшения зазора:
. (61)
Максимальную электромеханическую силу притяжения якоря можно представить таким образом, Н:
; (62)
= 0,12 Н.
Измерительное усилие преобразователя определяют, исходя из величины максимальной электромеханической силы притяжения , якоря к сердечнику:
. (63)
Полученное по условию должно составлять не более 3Н.
= 1,17 Н.
2.3 Расчет емкостного датчика давления
Выбираем конструкцию емкостного датчика давления с деформируемой диафрагмой (мембраной). Датчики давления мембранного типа конструируются таким образом, что подвижная мембрана является средним электродом дифференциального емкостного преобразователя. Изменения электрической емкости будет происходить при изменении расстояния между электродами.
Параметры для расчета конструкции емкостного датчика давления приведены в таблице 4.
Таблица 1 - Параметры емкостного датчика давления
Диапазон изменения измеряемого давления, кПаДанные для емкостного датчика давленияД,0-5000,0880,16
Площадь электродов определяется формулой:
(64)
где - радиус электрода.
Номинальная емкость конденсатора, образованная мембраной и неподвижным электродом 3 или 4 при , равна:
(65)
где - диэлектрическая постоянная воздуха, равная ;
- площадь электродов;
- начальный зазор между мембраной и электродом.
Если и выражены в сантиметрах, то:
(66)
Условные обозначения:
- мембрана;
- изолятор;
,4 - электроды;
- радиус периферии мембраны;
- радиус электрода;
- радиус мембраны;
- разность давлений, действующих на мембрану;
- начальный зазор между электродом и мембраной;
- прогиб в центре мембраны;
Рисункок 9 - Схема расположения катушки на сердечнике преобразователя
Чувствительность емкостного датчика по перемещению подвижного электрода:
(67)
Увеличение чувствительности достигается уменьшением начального зазора между электродами и увеличением размеров датчика. Как видно из рисунка, под действием измеряемого давлени