Манометр с потенциометрическим преобразователем

Характеристика общетехнических, электроконтактных, специальных, образцовых и судовых манометров, их предназначение. Расчет статических и динамической характеристик чувствительного элемента и передаточно-множительного механизма, анализ погрешностей.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 27.10.2011
Размер файла 379,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

2. Расчет статических характеристик

2.1 Расчет чувствительного элемента

2.2 Расчет передаточно-множительного механизма

2.3 Расчет параметров электрической схемы

2.4 Расчет логометра с подвижным магнитом

3. Расчет динамической характеристики

4. Расчет и анализ погрешностей

Литература

манометр статический динамический погрешность

1. ВВЕДЕНИЕ

В измерительной технике, приборы, предназначенные для измерений положительных избыточных давлений, называют манометрами.

По назначениям манометры можно разделить на общетехнические, электроконтактные, специальные, образцовые и судовые.

Общетехнические: предназначены для измерения неагрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров.

Электроконтактные: имеют возможность регулировки измеряемой среды, благодаря наличию электроконтактного механизма. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства.

Специальные: кислородные- должны быть обезжирены, так как иногда даже незначительное загрязнение механизма при контакте с чистым кислородом может привести к взрыву. Часто выпускаются в корпусах голубого цвета с обозначением на циферблате О2(кислород); ацетиленовые -не допускают в изготовлении измерительного механизма сплавов меди, так как при контакте с ацетиленом существует опасность образования взрывоопасной ацетиленистой меди; аммиачные - должны быть коррозиестоикими.

Образцовые: обладая более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4) эти приборы служат для поверки других манометров. Устанавливаются такие приборы в большинстве случаев на грузопоршневых манометрах или каких-либо других установках способных развивать нужное давление.

Судовые манометры предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте.

В электрических манометрах в качестве чувствительных элементов применяются гофрированные мембраны, мембранные коробки, манометрические трубки и сильфоны.

Для преобразования деформации упругих элементов в электрический сигнал применяются либо омический (потенциометрический) преобразователь, либо индуктивный преобразователь, преобразующий перемещение чувствительного элемента в электрический сигнал, удобный для дистанционной передачи. В измерительных схемах осуществляется также компенсация температурных погрешностей прибора.

В качестве указателей в манометрах обычно применятся логометры с подвижным магнитом.

Функциональная схема прибора представлена на рис. 2.

Рисунок 2. Функциональная схема.

Звено 1 - мембранная коробка, преобразующая давление P в перемещение жесткого центра коробки,

=f1(P).

Звено 2 - передаточно-множительный механизм, преобразующий перемещение центра мембранной коробки в перемещение движка потенциометра ,

Y=f2().

Звено 3 - потенциометр, преобразующий перемещение щетки потенциометра Y в изменение отношения сопротивлений , .

Звено 4 - электрическая схема, которая преобразует отношения сопротивлений потенциометра в изменение отношения токов в рамках логометра,

.

Звено 5 - логометр, преобразующий изменения соотношений токов в угловое перемещение подвижной системы указателей

2. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1 Расчет чувствительного элемента

Гофрированные коробки выполняются из гофрированных мембран. Профиль волн гофра может быть синусоидальным, пилообразным и трапециевидным.

В качестве основных характеристик гофрированных мембран принимают зависимость перемещения (прогиба) жесткого центра мембраны и сосредоточенного центра р (рис.3)

Рис.3 Гофрированные мембранные коробки

(1)

где P - измеряемое давление;

- прогиб центра мембраны [м];

R -радиус мембраны [м];

a, b - коэффициенты зависящие от формы мембраны

h - толщина материала мембраны [м];

Е - модуль упругости материала (Е=)

коэффициент Пуассона ()

(2)

(3)

Из формулы (1)выведем и рассчитаем её через программу MATLAB:

Рассчитаем радиус жесткого центра, где:

Эффективная площадь гофрированной мембраны с учетом жесткого центра радиуса r равна:

,

где r - радиус жесткого центра

R - радиус мембраны

Очевидно сила Р будет:

Чувствительность мембраны:

см/кг3

2.2 Расчет передаточно-множительного механизма

Для расчета рассмотрим схему передаточного механизма ,показано на рис.4

Рис. 4

Из схемы видно, что передаточное число i механизма связано с параметрами механизма соотношением:

,

где значения величин приведены на рисунке 4.

Величина сопротивления потенциометра выбирается из условий получения max чувствительности схемы и для находящихся в эксплуатации конструкции лежит в пределах 300 - 1200 Ом.

Средняя длина витка потенциометра:

где b=7 мм - ширина насоса

h=6 мм - высота насоса

Диаметр проволоки:

,

где RП - сопротивление потенциометра в Ом;

l0 - средняя длина витка в мм;

lН - длина намотанной части потенциометра в мм

- удельное сопротивление в ом*мм2/м.

Число витков намотки потенциометра:

Длина провода:

мм2

2.3 Расчет параметров чувствительного элемента

При расчете электрической схемы следует определить зависимость

где I1 и I2 токи в рамках логометра.

При расчете плеч моста R1=R2=R и обозначив R0=RX+RY, характеристика электрической схемы имеет вид:

2.4 Расчет логометра с постоянным магнитом

Расчет логометра с постоянным магнитом подразделяется на 2 части:

1. Определение необходимого характера кривых моментов и характеристики шкалы логометра.

2. Расчет собственного измерительного механизма (параметры рамки, коэффициент усиления и т. д.)

Зависимость угла поворота л подвижной системы от отношения токов в рамках для момента типа ЭДМУ можно определить по фрмуле:

3. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

С помощью структурной схемы (рис.3) определяется передаточная функция прибора.

Динамический расчет производим из условия постоянной чувствительности прибора во всем рабочем диапазоне измерения. Определяем передаточные функции звеньев.

Рисунок 5. Структурная схема (с логометром)

Передаточная функция W1 состоит из трех звеньев:

А) подводящего трубопровода

,

где Т0 - постоянная времени

Постоянной времени можно пренебречь, и тогда получим

Б) чувствительного элемента - мембранной коробки

,

FЭФ - эффективная площадь чувствительного элемента( в нашем случае(FЭФ=2R при R=0.02 FЭФ=0.013 м)

В) подвижной системы

,

где КД - приведенный коэффициент демпфирования ,

СЖ - приведенный коэффициент жесткости,

Т - постоянная времени воздушного демпфера, в качестве которого служит мембрана чувствительно элемента.

м - приведенная масса подвижных частей.

Передаточная функция второго звена W2 - передаточно-множительного механизма

Передаточная функция 3-го звена W3 - потенціометр

Передаточная функция 4-го звена W4 -электрическая схема

На основании расчета характеристик отдельных звеньев прибора можно определить его чувствительность S

S=S1S2S3S4S5

4. Расчет и анализ погрешностей

При расчете суммарной погрешности следует учитывать систематическую составляющую инструментальной погрешности, как наиболее характерную для данного типа прибора.

Суммарная погрешность находится по следующей формуле

где 1 - погрешность мембраной коробки, которая складывается из погрешностей изменения жесткости мембраны во времени и неточностей изготовления. Эти погрешности нормируются при проектировании и изготовлении и они не превышают 0.5% (1=0.5%)

2 - погрешности передаточно-множительного механизма, вызванные наличием зазоров, люфтов и влиянием температуры. Компенсируется подбором материалов и конструктивными способами.

3 - погрешность потенциометра; складывается из витковой и технологических погрешностей

Максимальная величена витковой погрешности выражается по следующей формуле:

4- суммарная погрешность логометра. Принимается равной 0.9 %

Исходя их этого получим :

‹ 3% ,

Значит наш манометр соответствует заданным параметрам.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Берендс Д.А. Методическое руководство по курсовому проектированию по дисциплине « Теория, расчет и проектирование измерительных приборов», М.,1981 г.

2. Браславский Д. А. Приборы и датчики летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1970г.

3. Боднер В.А. Авиационные приборы. М.: Машиностроение, 1969г.

4. Веркович Г.А. Справочник конструктора точного приборостроения С-П: Машиностроение 1989 г.

5. Антипов Е.Ф., Жукова Н.М. Детали авиационных приборов. Изд. 2-е М.: Машиностроение, 1966 г.

6. Боднер В.А. Приборы первичной информации: Учебник для авиационных вузов. - М.: Машиностроение,1981г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Описание технических характеристик и принципа действия датчика линейных ускорений. Обоснование технического эскиза. Расчёт статических и динамических параметров прибора, датчиков перемещения. Анализ источников погрешностей и возможные способы их снижения.

    контрольная работа [107,5 K], добавлен 21.05.2013

  • Изобретение в области приборостроения, его предназначение для питания электролитического гигрометра "Байкал-5". Структурная схема устройства. Подключение стабилитрона к выходу источника. Принцип действия гигрометра, строение его чувствительного элемента.

    реферат [50,4 K], добавлен 11.03.2012

  • Расчет статических характеристик электропривода системы генератор-двигатель. Определение динамических параметров и коэффициента форсировки. Расчет резисторов в цепи обмотки возбуждения генератора. Определение сопротивления резисторов R1, R2, R3 и R4.

    лабораторная работа [538,8 K], добавлен 14.12.2010

  • Расчет коэффициента усиления САУ и свойства внешних статических характеристик. Построение частотных характеристик САУ и характеристических корней. Моделирование переходных характеристик и проверка САУ на устойчивость. Синтез корректирующего устройства.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 08.04.2010

  • Исследование статических характеристик биполярного транзистора, устройство и принцип действия. Схема включения p-n-p транзистора в схеме для снятия статических характеристик. Основные технические характеристики. Коэффициент обратной передачи напряжения.

    лабораторная работа [245,9 K], добавлен 05.05.2014

  • Классификация физических явлений и эффектов, применяемых при конструировании устройств получения первичной измерительной информации. Виды упругих элементов. Расчет чувствительного элемента датчика давления и первичного измерительного преобразователя.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.04.2012

  • Разработка переменного проволочного резистора с каркасом прямоугольного сечения для измерительной аппаратуры. Обзор аналогичных конструкций. Расчет резистивного элемента, температуры его перегрева элемента, частотных характеристик, контактной пружины.

    курсовая работа [50,7 K], добавлен 29.08.2010

  • Назначение, конструкция и принцип работы тепловых расходомеров. Расчёт чувствительного элемента датчика, преобразователей. Структурная схема измерительного устройства. Выбор аналогово-цифрового преобразователя и вторичных приборов, расчет погрешности.

    курсовая работа [906,9 K], добавлен 24.05.2015

  • Конструкция и проектные параметры микромеханического акселерометра. Технологический процесс его производства. Расчет чувствительного элемента, пружин, коэффициента демпфирования, компенсирующего градиента, емкостного интерфейса, параметров датчика.

    дипломная работа [3,1 M], добавлен 27.07.2013

  • Проект измерительного канала с преобразователем перемещения - кода для ротационного фотоэлектрического датчика, обеспечивающего контроль параметров движения рабочего органа по координатам положения и скорости. Расчет разрядной сетки преобразователя.

    лабораторная работа [72,8 K], добавлен 04.04.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.