Мехатронные информационные устройства и системы
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
еский сигнал вследствие изменения сопротивления полупроводникового чувствительного элемента. Встроенный узел электроники обеспечивает усиление сигнала и термокомпенсацию.
Тензодатчики, преобразующие нагрузку, вес или силу в электрический сигнал. Под воздействием силы происходит деформация конструкции датчика, вследствие чего изменяется электрическое сопротивление плеч моста сопротивлений, и мост выходит из равновесия. Степень рассогласования прямо зависит от величины силы и фактически является выходным сигналом от тензодатчика. Поскольку сигналы с датчика очень малы их усиливают усилителем с большим коэффициентом усиления и высокой стабильностью.
Тензометры применяются для взвешивания, измерения силы, измерения вращающего момента. Приложенная сила может быть сжимающей или растягивающей, например, как при испытании двигателей или измерении силы привода.
Датчики перемещения на основе линейно-регулируемых дифференциальных трансформаторов хорошо зарекомендовали себя в течении нескольких десятилетий благодаря точному измерению перемещения и управлению перемещением объектов в замкнутых контурах. В простейшем исполнении конструкция состоит из цилиндрической решётки первичных и вторичных обмоток с отдельной жилой, проходящей через центр. Жила имеет низкое сопротивление трению и малую характеристику износостойкости. При движении она изменяет сигнал вторичной обмотки.
В промышленности применяется огромное количество датчиков, отличающихся по конфигурации, принципу действия и назначению. Выше были рассмотрены основные и часто применяемые в промышленных условиях.
Расчёт датчиков
Датчик давления
Необходимо:
? рассчитать предельные значения емкости датчика давления и построить график зависимости емкости от расстояния между обкладками (пластинами) (считать, что ? = 100);
? построить график зависимости сопротивления датчика давления от частоты электрического сигнала для средней емкости;
? выбрать оптимальную рабочую частоту (fопт) датчика;
? рассчитать и построить график падения действующего напряжения на датчике, который включен в электрическую измерительную цепь во всем диапазоне изменения емкости датчика. Измерительная цепь питается от генератора синусоидального сигнала.
Исходные данные:
? площадь обкладок пластин, м2;
? расстояние между обкладками конденсатора, м;
? напряжение, В;
? характеристика среды, ;
? диэлектрическая постоянная, ;
Предельные значения емкости определяем по формулам 1 и 2.
, (1)
; (2)
Ф,
Ф.
На рисунке 3 представлен график зависимости емкости от расстояния между обкладками конденсатора
.
Рисунок 3 ? График зависимости емкости от расстояния между обкладками конденсатора
Среднее расстояние между обкладками конденсатора определяем по формуле 3.
, (3)
м.
Среднюю ёмкость определяем по формуле 4.
, (4)
Ф.
Сопротивление конденсатора рассчитывается по формуле 5.
. (5)
где
f ? частота электрического сигнала, Гц
На рисунке 4 представлен график зависимости сопротивления конденсатора от частоты электрического сигнала
.
Рисунок 4 ? График зависимости сопротивления конденсатора от частоты электрического сигнала
Выбор оптимальной частоты fопт сводится к нахождению касательной к графику, представленному на рисунке 5, которая имеет наклон 45.
Итак, из графика Гц при Ом.
Генератор сигналов работает на оптимальной частоте. Сигнал от него имеет форму . Сопротивление R выбирается из условия R = rс, где rс рассчитывается для dср на fопт.
Действующее значение напряжения для синусоидального сигнала не зависит от частоты и рассчитывается по формуле 6.
, (6)
В.
Напряжение в датчике определяем по формуле 7.
. (7)
В зависимости от расстояния между обкладками конденсатора формула 7 примет вид , где соответственно .
График падения действующего напряжения на датчике в пределах d [dмин; dмах] представлен на рисунке 5.
Рисунок 5 ? График падения действующего напряжения на датчике
Датчик тока. Необходимо:
? рассчитать и построить график коэффициента передачи датчика по току в зависимости от частоты сигнала, протекающего в проводе (для минимального радиуса провода круглого сечения приведенного в приложении);
? построить график зависимости коэффициента трансформации датчика тока, от предельных значений радиуса провода.
Исходные данные:
? сопротивление нагрузки датчика, Zн = 50 Ом;
? число витков катушки, ;
? коэффициент связи, g = 0,4;
? средний диаметр тора, м;
? диаметр среднего витка, м;
? радиус уединенного прямолинейного провода круглого сечения, м;
? постоянная составляющая, .
, (8)
Гн.
Индуктивность уединенного прямолинейного провода круглого сечения определяем по формуле 9.
, (9)
Гн.
Коэффициент передачи датчика по току определяется по формуле 10.
, (10)
где
? сила тока, протекающего по проводу, который охватывает измерительная катушка, А;
? сила трансформированного тока, протекающего в цепи датчика, А;
,
.
График изменения коэффициент передачи датчика по току в зависимости от частоты представлен