Розрахунок потенціометричного датчика
Курсова робота з дисципліни
«Технічні засобиавтоматизації та управління»
«Розрахунок потенціометричного датчика»
Виконав:студент У41 уч. гр.
Перевірив:Романов А.М.
Зміст
1. Розрахунок потенціометричного датчика………………. 8
1.1 Послідовність розрахунку…………………….13
2. Вибір з АЦП та узгодження його з датчиком…..…. 17
Висновки з проведеної роботи……………………. 22
Вступ
Потенціометричним датчиком (ПД) називається елемент автоматики, що здійснює перетворення механічного перетворення (кутового або лінійного) на електричний сигнал за рахунок зміни величини активного опору, до якого підключено навантаження.
Основні елементи потенціометричного датчика:
Мал. 1. Потенціометричний датчик.
3. Рухомий контакт (движок) та корпус
Каркас виробника з ізоляційного матеріалу (ебоніту, текстоліту, кераміки і т.д.) або металів (наприклад, алюмінію) для відведення тепла.
Обмотка виготовляється з ізольованого дроту, що має великий питомий електричний опір та малий температурний коефіцієнт опору. Зазвичай для виготовлення обмоток ПД застосовують сплави: нікелю з міддю (константан), хрому, нікелю та заліза (ніхром), міді, марганцю та нікелю (манганін), а також сплави благородних металів, які відрізняються високою стійкістю до корозії.
Обмотку необхідно добре зміцнювати на каркасі, щоб під час руху контакту двигуна не відбувалося зміщення. Для цього обмотку
намотують на каркас, покритий не засохлим термореактивним лаком. Після намотування каркас поміщають у піч, лак твердне і чудово зміцнює.обмотування.
Для створення надійного контакту обмотки з контактом двигуна (рухомим контактом) контактну доріжку ретельно очищають спеціальними абразивними матеріалами, хімічними або ультразвуковими способами тощо. Іноді контактна доріжка полірується і навіть гальванічно покривається золотом.
Двигун ПД складається з пружного елемента та контакту. Пружний елемент (пружина) забезпечує необхідний контактний тиск та компенсує невеликі нерівності на поверхні обмотки.
Контакт припаюється до пружини м'яким чи твердим припоєм. Рекомендується вибирати контакт з більш м'якого матеріалу, ніж обмотка (золото, срібло, сплави платини та ін.). Для більшої експлуатаційної надійності іноді використовуються два струмознімальні контакти.
Корпус потенціометра найчастіше мають форму циліндра, закритого однією або двома кришками, та виконується з металу або ізоляційного матеріалу. У металевих корпусах виконуються потенціометри, призначені для експлуатації при підвищених температурах і складних умовах, і потенціометри, яких пред'являються високі вимоги щодо точності. Компромісним рішенням є корпус із пластмаси з металевими кришками.
Вісь потенціометра кріпиться в кулькових підшипниках або підшипниках ковзання, розміщених у кришці або корпусі потенціометра.
Залежно від конструкції ПД, їх можна поділити на:
Залежно від конструктивного виконання ПД поділяються на однотактні та двотактні.
Усі ПД можна живити як постійним, і змінним струмом.
У двотактних ПД, живлення яких здійснюється змінним струмом, при зміні положення двигуна щодо нейтралі фаза вихідної напруги змінюється на 180 про відносно фази напруги живлення. Двотактні ПДможуть виконуватися на одному та двох потенціометрах (мостова схема).
Достоинності ПД є:
1. Можливість отримання лінійної характеристики у широкому діапазоні кутів.
2. Здатність роботи на постійному та змінному струмі.
3. Значна потужність, що знімається.
4. Мала вага та габарити.
5. Мала схильність до перешкод з боку електромагнітних полів.
Недоліками ПД є:
1. Наявність механічного контакту, що різко знижує надійність та термін служби датчиків, а також обумовлює момент сухого тертя.
2. Ступінчастість властивості і важлива обмеженість чутливості.
3. Необхідність струмопідведення.
4. Складність виготовлення.
В даний час розроблено та застосовано велику кількість схем та конструкцій ПД, що застосовуються в різних приладах та пристроях. У технічній літературі наводяться різні методи розрахунку, особливості яких визначаються як відмінностями у конструктивному виконання ПД, так і специфікою їх роботи у конкретних
Завдання
Вихідні дані для розрахунку(див. таблицю 1):
| № вар. | хвх max | Кд | Dвх min | dlmax,% | Dt,° C | R0,мм | Матеріал каркасу |
| a, град | L,мм | В/град | В/мм | Угл.хв | мм | ||
| 1,1 | 0,08 | 1,3 | -5+70 | Алюм. |
2.Коефіцієнт передачі датчикаКд= 1.1мм.
3.Поріг чутливості Dвхmin=0.08мм.
4.Максимальна відносна похибкаdmах = 1,3%.
5.Діапазон зміни температури навколишнього середовища
Виходячи з вихідних даних, розуміємо, що у нас лінійний потенціометричний датчик.
Завдання курсової роботи:
Розрахувати за методикою розрахунку двотактного потенціометричного датчика лінійних переміщень, виконаному на лінійному потенціометрі, потенціометричний датчик, узгодити параметри отриманого ПД з АЦП, розрахувати надійність, напрацювання на відмову та накреслити схему.
Основними етапами розрахунку за цією методикою є:
1. Визначення основних конструктивних параметрів каркасу та обмотки.
2. Розрахунок електричних параметрів обмотки.
3. Розрахунок температурного режиму датчика.
4. Вибрати АЦП за отриманими параметрами ПД.
5. Розрахунок показників надійності роботи схеми.
6. Накреслити схему.
Розрахунок потенціометричного датчика
Основні параметри ПД умовно можна розділити на конструктивні та схемні або електричні параметри (рис.1, а, б).
 |
До конструктивних параметрів відносяться:
D0- середній розрахунковий діаметр каркасу;
aп- кут намотування потенціометра;
h- висота каркасу;
в- ширина чи товщина каркаса;
aт- сумарна технологічна добавка;
ln- робоча довжина каркаса;
n- число витків обмотки;
d- діаметр дроту обмотки без ізоляції;
dіз- діаметр дроту про ізоляцію.
До схемних, або електричних параметрів відносяться:
U- напруга живлення датчика;
Rn- загальний опір обмотки потенціометра;
r- питомий опір матеріалу дроту;
dlmax -максимальна відносна похибка навантаженого датчика