Цифровой преобразователь угловых перемещений, страница 2

5.10  Требования к транспортированию и хранению

5.10.1  Прибор в упаковке предприятия-изготовителя может транспортироваться любым видом транспорта, кроме не отапливаемых и негерметизированных отсеков самолетов, в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта.

5.10.2  Условия транспортирования должны соответствовать условиям хранения по ГОСТ 15150.

5.10.3 При транспортировании измерителя необходимо соблюдать меры предосторожности с учетом манипуляционных знаков, нанесенных на транспортную тару.

5.10.4  Во время погрузочно-разгрузочных работ при транспортировании измеритель не должен подвергаться воздействию атмосферных осадков.

5.11  Эстетические и эргономические требования

5.11.1 Композиционное решение измерителя должно соответствовать современным аналогам измерительной и регистрирующей техники.

5.11.2  Размер и начертание служебных надписей не должны приводить к зрительной утомляемости оператора.

5.11.3  Применяемые сокращения должны соответствовать ГОСТ23090-78 и исключать двойное толкование выполняемых функций.

6  Экономические показатели

6.1 Расчет НИР изделия.

7  Стадии и этапы разработки

7.1 Технические предложения.

7.2  Эскизный проект.

8  Порядок контроля и приемки

8.1 Результаты разработки представляются в виде пояснительной записки, и защищаются перед экзаменационной комиссией.

  9 Пояснительная записка должна содержать:

-  введение;

-  техническое задание;

-  обзорную часть;

-  основную часть;

-  экономическую часть;

-  раздел безопасности жизнедеятельности;

-  заключение.

10 Выпускная работа содержит следующий графический материал:

-  электрическую и функциональную схемы;

-  временные диаграммы;

-  метрологическую модель и расчет погрешностей;

-  средства метрологической аттестации.

Настоящее техническое задание может дополняться и исправляться в установленном порядке.


2  Расчет индуктивного датчика

В качестве датчика для измерения  малых угловых перемещений выбран индуктивный датчик.

                                          Рис.1

На рис.1 показан индуктивный датчик для определения малого углового перемещения. Также по угловому смещению можно определить вращающий момент вала. Угловое перемещение определяется по смещению двух сечений вала 1 отстоящих друг от друга на расстоянии l=4 см. На валу 1 укрепляется кольцо 2, связанное с трубой 3, на конце которой расположен сердечник 4. Этот сердечник является подвижным элементом двойной индуктивной катушки 5 при помощи скоб 6,7 укрепляется на том же валу 1 в сечении О11, смещенному относительно сечения  О-О на расстоянии l.

Угловое смещение сечения О11 относительно сечения О-О приводить к изменению воздушных зазоров между сердечником 4 и магнитопроводом 5, в результате чего изменяется индуктивность катушек, которые включены в мостовую цепь.

                                       Рис.2

На рис.2 изображен индуктивный датчик в виде сдвоенной катушки индуктивности и перемещающегося сердечника.

На подвижный сердечник преобразователя действует тяговое усилие, так как сердечник перемещается в маленьких пределах, то тяговое усилие принимаем равным Fт =0.2г. Материалом для сердечника принимается листовая электротехническая сталь толщиной 0.35 мм марки Э46.

Для расчета катушки необходимо из конструкторских соображений задаться конструктивными параметрами: а = 10 мм; в = 8 мм; с = 3 мм; d = 4 мм; е = 6 мм; f = 3 мм. Магнитопровод изготавливается из феррита, размеры которого выбраны из таблицы 111.17 [ 3] . Марка феррита 2000НМ.

Средняя длина магнитной линии =4 см.

Площадь окна =0.4 см2.

Для обмотки катушки выбираем провод марки ПЭВВр.   - средняя длина витка.

Рассчитываем диаметр провода обмотки

 

Выбираем после этого по таблице 2.5 [2] исходные данные для расчета обмоток из провода марки ПЭВ Вр:

d= 0.16 мм -диаметр провода;

d1= 0.19мм –толщина изоляции;

*     =27.7 –число витков, приходящихся на 1мм2 сечения окна катушки

кз= 0.557 – коэффициент заполнения.

С0= 0.07

Расчет числа витков катушки:

 ,

Сопротивление обмотки катушки:

Ом

Рассчитаем индуктивность катушки:

мГн

Так как диаметр провода обмотки равен 0.2 мм, то по табл.4 [1] ток протекающий по этой обмотке равен I=0.2A.

Рассчитываем полное магнитное сопротивление катушки:

 Ом

3  Описание структурной схемы преобразователя

Данная структурная схема состоит :

-  Блока питания, имеет: понижающий трансформатор для преобразования напряжения сети в напряжение необходимое для питания всех блоков системы; диодного выпрямительного моста для преобразования переменного напряжения в постоянное; сглаживающих фильтров для понижения пульсаций выпрямленного напряжения; стабилизатора для стабилизации напряжения.

-  Блок датчика состоит из: индуктивного датчика( сдвоенной катушки индуктивности с перемещающимся сердечником); мостовой схемы включения, в 2-х плечах которой расположены индуктивности. В зависимости на какую величину отклоняется сердечник изменяется воздушный зазор между сердечником и катушкой индуктивности, а следовательно изменяется индуктивность катушки и происходит расбалланс моста.

-  Блок преобразования постоянного напряжения в меандр состоит из:

задаищего генератора, триггер, элементы ИЛИ, стабилизатора напряжения, операционных усилителей, коммутатора.Блок преобразования используется для преобразования постоянного стабилизированного напряжения в напряжение, которое имеет форму меандра, чтобы устранить возникновение контактных ЭДС (для мостовой схемы в узловых точках, где соединяются различные проводники, при воздействии температуры возникают термоэлектрические напряжения – термоЭДС). Это приводит к самопроизвольному изменению напряжения на выходе мостовой схемы, не зависящему от изменения измеряемой силы, поэтому, если питание мостовой схемы осуществить постоянным током, то изменение температуры может вызвать смещение нуля, т. е. возникает дополнительная аддитивная погрешность, вызванная термоЭДС).

Усилители усиливают входной сигнал по амплитуде, а усилители на биполярных транзисторах по мощности. Коммутатор управляется сигналом триггера. Генератор прямоугольных импульсов (мультивибратор)задает период изменения напряжения из положительного в отрицательное по формуле Т=1,6RC, частота должна лежать в пределах 5 кГц до 20 МГц, если она меньше этого диапазона, то будет происходить сильная дискретизация сигнала, если меньше – будет происходить влияние высокой частоты на распределенные параметры цепи. Триггер, т.к. мультивибратор имеет не идеальную характеристику преобразования, поэтому после него ставится триггер, который делит частоту следования импульсов мультивибратора на 2, в итоге получаем сигнал со скважностью равной 2.