Министерство общего и профессионального
образования РФ
Владимирский Государственный Университет
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО ТЕМЕ:
«Разработка датчика перемещения с изменяющейсяиндуктивностью.»
Выполнил:
Студентка гр МиС-296
Зайцева Т.А
Принял:
Мищенко З.В.
Содержание:
I. Разработка технического задания.
1.1. Назначение.
1.2. Условия эксплуатации.
1.3. Механические воздействия.
1.4. Эксплутационные требования.
II. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ датчик перемещения сизменяющейся индуктивностью.
III. ПРИНЦЫП ДЕЙСТВИЯ датчика перемещения с изменяющейсяиндуктивностью.
IV. Расчет основных конструктивных элементов
V. Оценка метрологических характеристик.
5.1. Отнасительная погрешность.
5.2. Относительная чувствительность.
5.3. Определяем диапазон измерений.
VI. Расчет основных конструктивных элементов в MatCad.
Список литературы:
I. Разработка технического задания.1.1. Назначение.
Датчик перемещения с изменяющейсяиндуктивностью предназначен для преобразования линейного перемещения визменение индуктивности его обмоток.1.2. Условия эксплуатации.
Климатические условия в рабочихусловиях должны соответствовать ГОСТ 22261 или таблица № 1
Таблица№1Влияющие величины Нормальное значение Допустимое значение Температура окружающей среды,°C 20-25 2 Атмосферное давление, кПа 84-106,7 - Относительная влажность,% 30-80 - Внешние магнитное поле Практически отсутствует Магнитное поле Земли Напряжение питающей сети переменного тока, В По ГОСТ21128 ±10% Частота питающей сети, Гц
50
400
±0,5
±10
Во время эксплуатации, датчикдолжен находится в обогреваемом и охлаждаемом помещение без непосредственноговоздействия осадков, песка, пыли.1.3. Механические воздействия.
Датчик перемещения с изменяющейсяиндуктивностью, во время работы должен быть устойчивым и прочным к воздействиюоднократных и многократных механических ударов.
Данные датчики должны сохранятьсвои характеристики при воздействии постоянных магнитных полей сетевой частотыс напряженностью до 400А/м.1.4. Эксплутационные требования.
Безопасность эксплуатации датчикаперемещения с изменяющейся индуктивностью должна обеспечиваться:
1)прочностью установленной встандартах,
2)изоляцией электрических цепей,
3)надежным креплением при монтажена объекте.II. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ датчик перемещения с изменяющейсяиндуктивностью.
Для получения выходного сигнала,индуктивный датчик должен быть включен в электрическую схему.
/>
III. ПРИНЦЫП ДЕЙСТВИЯ датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью.
Действие датчика основано напреобразование линейного перемещения в изменение индуктивности его обмотокпутем воздействия на подвижный элемент магнитной системы — якорь(1).Обмотки(2)датчика включены в фазочувствительный мост с выпрямителем, собранный покольцевой схеме .(Рисунок 1) /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/>
Принципдействия индуктивного датчика основан на изменении
/> индуктивнойсистемы под воздействием входной величены. Индуктивность электромагнитнойсистемы L определяется отношением потока сцепления квызвавшему их I.
/>
В индуктивных датчиках изменяющимся параметром цепи является индуктивноесопротивление /> />
/> частота переменного тока
Lx- индуктивность датчика,изменяющаяся при перемещение подвижной системы датчика.
/>/> Этисистемы применяются лишь на переменном токе, величина которого будет изменятьсяпри изменении/> /> /> /> /> /> /> />
Индуктивность дроселя при ненасыщенном магнитопроводе может быть выраженнаследующей формулой
Где w-число витков обмотки дросселя,
Rm-магнитноесопротивление сердечника и якоря,
/> -длинна воздушного зазора,
Sb-площадь поперечного сечения воздушного зазора. /> />
ля тока и тангенса угла сдвига фаз в цепинагрузки имеем:
/>
где R-активноесопротивление обмотки дросселя
/>
Zн — полное сопротивление нагрузки
/>/>Таким образом, при изменении длинны или площадипоперечного сечения Sb воздушного зазора будет изменяться величина тока иугол сдвига фаз между векторами напряжения и тока.
/>/>Дляопределения пределов изменения тока в цепи нагрузки для магнитных систем приразличных положениях якоря можно поступить следующим образом: амплитуда тока вцепи нагрузки Zн, /> />
/>/>С другой стороны , гдезначение магнитного потока
/>можетбыть выражено через магнитную индукцию B как
таким образом,
/>
/>Приопределение магнитного потока/> формула для индуктивности
/>имеетследующий вид:
/>или/> />
/> Подставляя Im иумножая на , находим: /> />
Наконец из выражения:
/>
/>
/>
Где Lc-средняядлинна магнитной силовой линии в сердечнике,
Sc-площадьпоперечного сечения сердечника
Lяк- длинна путимагнитного потока в якоре
Sяк-площадьпоперечного сечения якоря
/>/> -магнитная проницаемость для сердечника призначении магнитной индукцииBm1
- />/>магнитнаяпроницаемость для якоря при значении магнитной индукции в якоре Bm2
/>/>/>
Далее имеем
/>Задаваясь значением Lx по формуле №1 определяетсявеличина Bm и соответствующие ей значения , а затем по формуле№2
/>
/>Либо в зависимости оттого, какая из этих величин изменяется при работе датчика.
IV. Расчет основных конструктивных элементов
/>Дано:
b1=0.01м
b=0.015м
а=0,01м
а1=а/2=0,005м
с=0,01м
/> =0,0005м
Определить индуктивностьдатчика/> /> /> /> /> /> /> /> />
/>
Где /> />
/>/>
Значение -магнитной проницаемости вмагнитопроводе- зависит от велечены индукции B.
B=(0.3-0.5)----B=0.3
/>
-индукция в якоре
/>Индукцияв якоре Bmяк=0,6 соответствует =4340
Таким образом:
/>/>
и следовательно при /> /> /> /> /> /> /> />
/>/>
Если , точисло витков определяется как:
/>/>
Где q-площадь поперечного сеченияпровода , а f-коэффициент заполнения.
Следовательно:
/>
/>/>/>Дляпровода ПЭ , а выберем тогда:
/>
а
Для получения зависимости индуктивности датчика от величинывоздушного зазора, может быть использовано следующие выражение:
/>
/>
/>Собственный коэффецент размагничивания
/> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/> /> /> /> /> /> /> />
/>
/>Наименьшаявеличина магнитопровода:
Определим наименьшую величинуизмерительного зазора:
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Где ,
/>/>
/>Таккак а тогда:V. Оценка метрологических характеристик.5.1. Отнасительная погрешность./> />
/>
/>Пусть
/>
/> а , тогда
/>
/>
5.2. Относительная чувствительность.
/>
/>
/>
/>
5.3. Определяем диапазон измерений./> />
/>
VI. Расчет основных конструктивных элементов в MatCad./>
Список литературы: