Конструирование устройства для измерения углового перемещения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
я мембрана получает переменный прогиб. Наибольшее перемещение имеет центр мембраны, а наименьшее - периферия мембраны. Уравнение, выражающее зависимость хода центра мембраны под действием равномерного нагружения избыточным давлением имеет вид:
(68)
где - модуль Юнга;
- коэффициент Пуассона;
- толщина мембраны, см.
Условные обозначения:
- неподвижный электрод;
- диафрагма;
- держатель.
Рисунок 10 - Прогиб мембраны
Для мембраны из стали: =0,3 , =4.2106 .
Зададим параметры датчика: , .
Связь между давлением, диаметром мембраны и толщиной мембраны можно представить в виде:
(69)
где коэффициент .
Для закрепленной по контуру мембраны напряжение в заделке определяется выражением:
(70)
По формуле найдем :
(71)
По заданию следует, что .
(72)
Для практических расчетов удобно выражать чувствительность емкостного датчика давления отношением относительного приращения емкости к давлению, вызвавшему это приращение:
(73)
где - коэффициент тензочувствительности датчика;
- коэффициент упругой чувствительности датчика.
Для малых ?W имеет место линейное приближение:
(74)
(75)
(76)
Отношение радиуса электрода к радиусу мембраны. Отсюда Rc=3,9.
С учетом паразитных присоединительных емкостей кабеля коэффициент получает вид:
(77)
где (С - емкость датчика при ?=1).
По условию. Найдем значение с учетом этих данных:
(78)
В выражение для коэффициента упругой чувствительности датчика входит отношение , которое для плоской мембраны имеет вид:
(79)
Тогда:
(80)
Следовательно, общая чувствительность датчика давления:
(81)
На концах электродов 3 и 4 возникают краевые поля, т.е. происходит искривление электростатического поля.
Условные обозначения:
- охранное кольцо;
, 4 - электроды;
- краевой эффект.
Рисунок 11 - Краевые поля
Чтобы исключить краевой эффект и получить равномерное электрическое поле на краях электродов емкостного преобразователя, применяют специальное охранное кольцо для одного из электродов. В тех случаях, когда невозможно применить охранное кольцо, следует при расчетах емкости использовать поправочные коэффициенты.
Для воздушного конденсатора с электродами круглой формы с радиусом (W<<) для случая, когда краевым эффектом пренебречь нельзя, емкость для различных положений мембраны равна:
(82)
График функции показан на рисунке 19.
Рисунок 12 - График зависимости краевого эффекта от деформации
График функции
(83)
По графику определим:
(84)
Найдем емкость для воздушного конденсатора с электродами круглой формы:
(85)
Заключение
В курсовом проекте были рассмотрены физические явления и эффекты, используемые при конструировании датчиков, приборов, первичных измерительных преобразователей. Цель проекта достигнута. Была разработана конструкция устройства для измерения угловых перемещений. Задачи выполнены, был произведен обзор и составлена классификация физических явлений и эффектов, применяемых при конструировании устройств получения первичной измерительной информации. Так же были рассмотрены датчики давления, произведен расчет чувствительного элемента датчика и первичного измерительного преобразователя.
Приложение А
Приложение Б
Список использованных источников
1Евтихеев Н.Н., Измерение электрических и неэлектрических величии. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 327 с.
2Кудряшов Э.А., Измерительные преобразователи для емкостных датчиков. - Приборы и системы управления, 1992
Левшина Е.Е., Новидский П.В. Измерительные преобразователи. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 452 с
Лежоев Р.С., Емкостной датчик перемещений. - Техническая электродинамика, 1992. - 107с.
Основы метрологии и электрические измерения. Учебник для вузов/ В.Я. Авдеев, Е.М. Антонов, Е.М. Душин. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 480 с.
Седалищев В.Н., Надвоцкая В.В. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине Физические основы получения информации для студентов специальности 19.09.00. - Барнаул: Издательство АлтГТУ им. И. И. Ползунова, 2005. - 32 с.
Международные стандарты ISO [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
Международный стандарт информационной безопасности ISO/IEC 17799 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ru.wikipedia.org/wiki/ ISO/IEC_17799 - Загл. с экрана.
Руководство Р 2.2.2006-05. Гигиена труда. Гигиеническая критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряжённости трудового процесса [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
Котюк А.Ф., Датчики в современных измерениях. - Москва: Радио и связь - 2006
Виглеб.Г., Датчики. Устройство и применение. - Москва: Издательство Мир, 1989
Гинсбург В.Б., Магнитоупругие датчики.М.: Энергия, 1970
Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (каталог). ЦНИИТЭИприборостроения, 1983
Левшина Е.С., Новицкий П.В., Электрические имерения физических величин. Л.: Энергоатомиз, 1983
Мирский Г.Я.,Электронные измерения. М.: Ради?/p>