8-ми канальный аналоговый коммутатор с дешифратором типа КР590КН3. Он имеет 2 параллельных канала – на вход А и на вход В. В нашем случае вход А будет использован для передачи положительной полярности сигналов с образцового откалиброванного моста и измерительного моста, а вход В – для отрицательной. Т. е. посредством данного коммутатора будет проводиться калибровка моста.
Образцовый откалиброванный мост (рис. 1.3.10).
Рис. 1.3.10 Образцовый откалиброванный мост
Uвых. обр. моста= (75-80)%Uвых. измер. моста , т. к. может возникнуть перегрузка
Uвых. обр. моста= 8,48 мВ
Рассчитаем R2, R3, исходя из того что R1=R4=10 кОм.
Рассмотрим R1 и R2, т. е. положительное напряжение на мосту, видно, что соединение резисторов представляет собой делитель, т. е. для того чтобы определить номинал R2, необходимо решить ниже приведенное уравнение относительно R2:
=17 Ом
По параметрическому ряду уточняем номиналы: R1=R4=10 кОм, R2=R3=18 Ом.
1.3.11 Датчик температуры
Датчик температуры имеет гибкий интерфейс, который позволяет легко соединять его со многими микроконтроллерами. В нем используется интерфейс SPI.
Для такого датчика необходимо стабильное напряжение питания, если только оно станет больше Uпит на 0,3Uпит, то это приведет к поломке датчика. Во избежание этого рекомендуется ставить стабилитрон между выводами Uпит(REF) и Uопорн(Vdd).
1.4 Описание конструкции весов с температурной компенсацией
1.4.1 Описание датчика
Датчик конструктивно состоит из упругого элемента, чувствительного элемента (тензорезисторов), мостовой схемы включения.
1.4.1.1 Упругий элемент (УЭ) - один из основных узлов датчика, который предназначен для преобразование внешней силы в деформированное состояние. Следовательно, входной величиной упругого элемента является сила, а выходной – деформация. Деформация определяется как перемещение точек, расположенных на поверхности упругого элемента.
В настоящее время не существует общей теории, позволяющей рассчитывать погрешности нелинейности, гистерезиса и коэффициенты влияния различных факторов. Вместе с тем на основании опыта проектирования ТДС выработаны некоторые рекомендации. Так, при проектировании следует стремиться исключить в активной части УЭ сложную деформацию. Активную часть УЭ (зону, где расположены тензорезисторы ) целесообразно выполнять в поле однородного напряженного состояния, а напряжения должны быть более высокими, чем в местах ввода нагрузки. В качестве материалов УЭ следует применять сплавы, деформация которых хорошо описывается законом Гука (явления несовершенной упругости, которые обнаруживаются при нагружении и разгружении кристаллических тел силой, предел которой не превышает предел упругости материала).
Поскольку УЭ является составной частью измерительного преобразователя и оказывает непосредственное влияние на его метрологические характеристики, основные параметры материалов УЭ должны обладать высокой стабильностью в широких пределах изменения влияющих факторов. Важнейшими параметрами материалов упругих элементов являются модуль упругости и модуль сдвига, значения которых не должны зависеть или пренебрежительно мало зависеть от температуры, рабочих нагрузок, времени, вибраций.
Рис. 1.4.1.1 Внешний вид упругого элемента.
Для разработки и проектирования весов в качестве УЭ используется S-образный датчик растяжения.
1.4.1.2 Расчет упругого элемента
Для разработки и проектирования весов в качестве УЭ используется S-образный датчик растяжения (рис. 1.4.1.2). В таком упругом элементе рассчитывается допустимая деформация сдвига, т. е. производится расчет детали на срез и расчет допустимого напряжения, при котором произойдет разрушение детали в месте соединения части УЭ, которая воспринимает приложенную силу, и жесткого стержня, посредством которого происходит передача измеряемой силы на чувствительный элемент (тензорезистор).
Требования к конструкционным деталям датчика направлены на то, чтобы обеспечить надежную работу механических преобразователей и всего датчика в целом. Поэтому основным требованием к таким деталям является требование высокой прочности, что наиболее полно реализуется выбором материала с наибольшим пределом прочности.
Когда к упругому элементу прикладывается сила, то место в котором может произойти разрушение находится в месте наименьшего сечения. Наша задача состоит в том, чтобы рассчитать величину напряжения, которое возникает вследствие приложения силы и сравнить его с допустимой величиной.
s
=
+
,
(26)
где N-реакция на приложенную силу, она равна силе, взятой с противоположным знаком
F-площадь поперечного сечения
F=Н*В (27)
W
-осевой момент сопротивления
нормальной оси
W= 
(28)
М-изгибающий момент
М=РА
Для расчета используем следующие величины:
Н=32 мм – толщина упругого элемента
В=10 мм – наименьшая ширина упругого элемента, т. е. место, в котором может произойти разрушение.
Р=20000 Н – прикладываемый наибольший вес (сила)
А=42 мм – расстояние до нормальной оси.
Используя формулы
26, 27, 28 получим s
s=
+
=5875 кгс/мм2 =58,75
МПа
УЭ выполнен из материала Сталь 30ХГСА. Для него
sдоп=1100 МПа [4]
Условие
прочности: s
, т. е. по расчетам получим
следующее неравенство, которое выполняется 58,751100, т. е. получается очень
большой запас по прочности.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.