Датчик давления - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Разработка датчика для измерения давления, развиваемого мощными энергетическими установками и агрегатами выдачи сигнала, пропорционального давлению на вход системы автоматического регулирования. Анализ работоспособности датчика и преобразователя энергии.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

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

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Измерительно-вычислительные комплексы»

Устройство для измерения атмосферного давления
Краткое содержание патента или авторского свидетельства
Устройство для измерения давления, содержащее корпус, мембрану, закрепленную на периферии в корпусе и разделяющую его на две камеры, одна из которых снабжена отверстием для прохода контролируемой среды, а другая содержит реостат со щеткой, выполненного в виде стаканообразного подвижного контакта.
Датчик давления, содержащий корпус, внутри которого закреплена мембрана, разделяющая корпус на две камеры - подмембранную и надмембранную, входной штуцер, реостатный узел, размещенный в надмембранной камере, и плоскую диэлектрическую крышку с токовыводом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в нем реостатный узел выполнен в виде плоского резистивного элемента, прикрепленного к внутренней поверхности крышки, соединенного с токовыводом, и контактирующих с резистивным элементом, по всей его длине коммутационных элементов, размещенных со стороны мембраны.
Устройство для измерения давления, отличающееся тем, что для повышения надежности работы и срока эксплуатации за счет исключения трудящихся элементов, в нем реостатный узел выполнен в виде идентичных резистивной и токопроводящей пружин с равномерно изменяющейся по длине характеристикой, установленных соответственно одна к другой между корпусом и мембраной, причем витки токопроводящей пружины расположены между витками резистивной пружины.
Краткое содержание патента или авторского свидетельства
Датчик давления, содержащий мембранный манометрический узел, передаточный механизм и реостат с обмоткой и щеткой, отличающийся тем, что с целью увеличения точности, упрощения конструкции и повышения надежности, в нем щетка выполнена в виде пластины, жестко прикрепленной к ведомому рычагу передаточного механизма, и снабжена контактирующей с обмоткой реостата гранью, которая наклонена под углом к образующей обмотки реостата, при этом ось вращения щетки установлена параллельно продольной оси реостата, а ширина щетки равна длине обмотки реостата.
Для изготовления потенциометров с достаточно точными характеристиками по электрическим параметрам применяют обмоточный провод диаметром от 0,02 до 0,08 мм. Съем сигнала с обмотки таких потенциометров осуществляется контактными щетками при очень незначительных контактных давлениях, и поэтому к рабочей поверхности обмотки потенциометров предъявляются высокие требования по чистоте механической обработки и равномерности намотки провода. Это выдвигает высокое требование к чистоте поверхности каркаса.
Поверхностные пленки на каркасах должны быть достаточно твердыми, чтобы они не прорезались проводом.
Основаниями называют детали потенциометрических узлов, на которые крепят каркасы с обмоткой. К основаниям предъявляются те же требования по надежности электроизоляции, что и к каркасам потенциометров.
Подбор материала для изготовления каркасов и оснований представляет собой трудную задачу. В настоящее время в промышленности нет такого материала, который обладал бы всеми нужными для этих целей свойствами. Поэтому в каждом отдельном случае материал должен быть подобран с учетом конкретных требований, предъявляемых к потенциометрам.
Металлические детали обладают целым рядом преимуществ перед деталями из неметаллических материалов. Они обладают достаточно высокой теплопроводностью и теплоемкостью, не подвержены короблению даже при самых резких изменениях температур и при работе в условиях повышенных температур.
Одним из основных преимуществ металлических материалов является возможность получения любой самой сложной конфигурации детали с высокой точностью размеров и чистотой поверхности. Создать надежную электроизоляционную защиту поверхности, особенно, если детали предназначены для работы в условиях повышенной влажности, очень сложно.
Технологический процесс изготовление металлического каркаса
Для обеспечения высокой точности потенциометров каркасы должны быть выполнены и обработаны очень точно. Они должны сохранять свои размеры в широком диапазоне температур механических нагрузок и в условиях повышенной влажности. Кроме того, каркасы должны обладать высокой проводимостью, что позволяет рассеивать большую мощность, поэтому мы будем использовать алюминиевый сплав - АМг (сплав алюминия с магнием). АМг - наиболее прочный сплав и менее других подвержен деформациям, благодаря чему достигается высокая точность характеристики потенциометра.
Предварительная обточка и расточка поверхностей, подрезка торцов выполняются по классу чистоты № 6 на токарном станке. При этих операциях в качестве охлаждающей жидкости применяется керосин. Окончательная проточка и расточка поверхностей на токарном станке до чистоты № 8 выполняются с применением в качестве охлаждающей жидкости этилового спирта.
Полировка поверхностей осуществляется на вращающемся шпинделе токарного станка. К поверхности деталей подводится наждачная бумага № 320, на которую наносится паста, приготовленная по следующему рецепту:
Доводка рабочих поверхностей до класса чистоты № 9 осуществляется вручную на вращающемся войлочном круге с пастой ГОИ. Промывают детали между операциями и после окончательной обработки в бензине ватным тампоном. Скругление поверхностей острых кромок выполняется вручную бумагой крафт с пастой М10, М20 и М28. Радиусы глянцуют также вручную замшей, батистом с пастой М7 или ГОИ. При токарной обработке необходимые радиусы получают с помощью фасонного резца. Детали после механической обработки должны быть тщательно промыты. Недопустимы заусенцы или мелкие стружки, особенно в глубоких и глухих отверстиях.
2) Электроизоляционное анодирование
Применяется электролит - 3%-ный раствор щавелевой кислоты, его температура в процессе анодирования 20-30 0С. Для получения пленок толщиной выше 25 мк выбирают начальную плотность тока 3 а/дм2, которая поддерживается постоянной в течении первых 30 мин. Затем плотность тока не регулируется в течение дальнейшего времени анодирования (2,5 ч), она уменьшается, а напряжение на шинах при этом растет. Общее время анодирования составляет 3 ч.
В ванне детали размещают на индивидуальных приспособлениях, обеспечивающих надежный точечный контакт на нерабочих поверхностях деталей. При этом очень важно, чтобы на поверхности деталей и в их отверстиях не было мелкой стружки и металлической пыльцы. Если на поверхности полирования деталей останется металлическая пыльца, то в ванне между пыльцой и поверхностью деталей происходит искрение и деталь начинает гореть. Это объясняется тем, что процесс анодного окисления в растворе щавелевой кислоты протекает при высокой плотности тока и напряжении от 60 до 120 в. Поэтому рекомендуется, чтобы помещение для зачистки приспособлений было отделено от помещения, в котором осуществляется анодирование деталей и их пропитка. Кроме того, желательно после размещения деталей в ванне ввести процесс легкого травления деталей в растворе состава:
Такая обработка необходима для удаления возможной металлической пыльцы или мелкой стружки с поверхности деталей.
После анодирования детали тщательно промывают в проточной воде и сушат на приспособлениях при температуре 150-160°С в течение 1 ч.
Горячие детали с приспособлениям погружают в лак вязкостью 40-50 сек при 20°С. В лаке детали выдерживают 10-15 мин до полного прекращения выделения пузырьков воздуха. Затем вынимают детали из лака и протирают насухо мягкой батистовой тряпкой до полного удаления лака с поверхности деталей. Протертые детали сушат при температуре 150-160°С в течение 2 ч, затем повторяю пропитку по описанному методу, и после второй пропитки сушат детали при той же температуре в течение 4 ч.
Наиболее надежными пленками являются анодные пленки толщиной 30-40 мк. Точность, с которой могут быть изготовлены потенциометры, весьма высока и может быть доведена до сотых долей процента.
Резистивный элемент является основным узлом потенциометра. Его изготовление - это одна из самых ответственных операций всего процесса создания потенциометров, связанная с целым рядом технологических трудностей, особенно сильно проявляющихся при намотке проволоки сопротивления на каркас. От точности намоточных станков и самого процесса наматывания непосредственно зависит точность общего сопротивления и характеристики потенциометра.
На точность процесса наматывания влияют погрешности отдельных звеньев кинематических цепей намоточных станков, погрешности по шагу, возникающие в процессе укладывания проволоки на каркас, а также физические и механические свойства обточной проволоки и каркаса.
Малейшие отклонения шага намотки от заданного могут вызвать значительные погрешности характеристики потенциометра, так как при одной и той же величине перемещения движка в выходную цепь может включаться различное число витков.
К проволоке, применяемой для наматывания потенциометров, предъявляются следующие требования: высокое значение удельного сопротивления, малая величина температурного коэффициента омического сопротивления, малая термоэлектродвижущая сила относительно меди, стабильность свойств во времени, большая коррозионная стойкость, высокое качество изоляции, высокая прочность при растяжении, малое относительное удлинение при растяжении.
Наиболее существенной первичной погрешностью, влияющей на величину суммарной погрешности потенциометра и доходящей в отдельных случаях до 40-50 %, является колебание сопротивления проволоки по ее длине.
Проволоку необходимо калибровать по омическому сопротивлению, что достигается электролитическим полированием, то есть доводкой диаметра проволоки до получения необходимого сопротивления в пределах заданного допуска на линейностью.
Диаметр обмоточных проводов может быть от 0,03 до 0,1 мм.
Проволочный потенциометр характеризуется следующими основными величинами:
- lo (бo) - рабочая длина обмотки или рабочий угол поворота движка потенциометра (максимальное перемещение движка) в мм или градусах;
- Do - средний расчетный диаметр каркаса в мм;
- Н - высота каркаса линейного потенциометра в мм
- b - ширина или толщина каркаса в мм;
- d - диаметр проволоки обмотки без изоляции в мм;
- dи - диаметр проволоки обмотки с изоляцией в мм;
- р - удельное сопротивление материала провода в Ом*мм2/м;
- t - шаг намотки, то есть расстояние между серединами двух соседних витков, в мм;
1) Расчет потенциометра можно начать с определения сопротивления резистора (потенциометр состоит из двух резисторов).
Для этого зададимся рассеивающей мощностью резистора. Максимальная рабочая мощность рассеяния зависит от допустимого нагрева обмотки резистора. Номинальная мощность рассеяния резистора лежит в пределах от 0.05 до 10 Вт. Для получения высокоточного потенциометра будем использовать наименьшую мощность рассеяния Р=0.05 Вт.
Ток, протекающий по резистору можно определить по формуле
Выходное напряжение, снятое с потенциометра определяется по формуле . Отсюда найдем сопротивление резистора
2) Найдем диаметр намоточного провода.
Диаметр провода определяем, исходя из допустимой плотности тока. Плотность тока не должна превышать 10 А/мм2. Тогда диаметр проволоки можно определить по формуле
Полученное значение диаметра проволоки округлим до ближайшего диаметра, указанного в ГОСТе. Таким образом примем диаметр намоточного провода d=0.05 мм.
3) Определим длину намоточного провода потенциометра.
Из выражения следует, что длина намоточного провода резистора
где с=0.49 Ом·мм2/м - удельное сопротивление намоточного провода (константана).
Так как в потенциометр входит два резистора, то длину намоточного провода увеличим вдвое. Таким образом длина намоточного провода потенциометра м.
Для этого зададимся длиной потенциометра l=14 мм.
Тогда, исходя из формулы , найдем число витков
Поверим следующее правило: при конструировании однооборотных потенциометров, намотанных на каркасы с плоским поперечным сечением, чтобы выдержать заданную точность линейной характеристики, необходимо брать втрое большее по сравнению с расчетным числом витков, то есть потенциометр, имеющий допуск на нелинейность 1.5%, должен иметь разрешающую способность, равную по крайней мере 0.5%. В нашем случае разрешающая способность потенциометра равна , что удовлетворяет правилу.
С одной стороны, длину витка можно определить по формуле
С другой стороны, длина витка может быть определена как
Приравняв эти два выражения, можно определить высоту каркаса
Но предварительно зададимся шириной каркаса b. Исходя из условия b>4d примем b=1 мм.
У потенциометра изменение выходного сигнала пропорционально перемещению щетки. У проволочных потенциометров указанная зависимость носит ступенчатых характер. Характер ступенчатости потенциометра зависит от величины приложенного к нему напряжения Uпит и полного числа витков на всей длине рабочей части обмотки l. Таким образом абсолютная ошибка выходного сигнала из-за ступенчатости характеристики потенциометра равна
Токосъемные элементы характеризуются материалом (сплавы на основе благородных или неблагородных металлов), контактным давлением (от 0.1 до 200 Г), числом контактов (1, 2, 3, или n), их формой.
Подвижные контакты должны обеспечивать достаточно стабильное небольшое по величине переходное сопротивление между самим контактом и резистивным элементом, обладать высокой износоустойчивостью, одновременно не вызывая значительного износа самого резистивного элемента.
Материал токосъемного элемента движка, как и материал резистивного элемента, должен быть устойчив против электрической эрозии и коррозии, которая приводит к нарушению или полному прекращению электрического контакта, вследствие чего прибор или автомат может отказать в самый ответственный момент. Точность и срок службы потенциометра в значительной степени зависят от материала движка. Он должен быть износоустойчивым, легко обрабатываться, обладать свойствами, препятствующими свариванию контактов, иметь высокую тепло- и электропроводность.
Для изготовления движка используются платина, серебро, сплавы платина - иридий, палладий - иридий, палладий - серебро, палладий - серебро - кобальт, иногда бериллиевая и фосфористая бронза.
Рекомендуется для контактных пар «обмотка потенциометра - движок» использовать следующие материалы:
обмотка константан - движок ПдИ-18, ПлН-5.
Таким образом в курсовом проекте будет использоваться щетка из платина - иридия.
При выборе метода преобразования и разработке структурной схемы был произведен выбор измерительной цепи в виде мостовой схемы из условия получения максимальной чувствительности. Однако, кроме выигрыша в чувствительности, мостовая схема позволяет получить начальный уровень выходного сигнала, равный нулю, тогда выходной сигнал с мостовой цепи будет соответствовать информативному сигналу.
В общем виде выбранная измерительная цепь может быть представлена на рис. 3:
Измерительная цепь представляет собой равноплечую мостовую схему, у которой . Два потенциометра являются рабочими. Сопротивления R1 и R2 составляют первый потенциометр R1= R2=500 Ом и сопротивления R3 и R4 составляют второй потенциометр R3=R4=500 Ом.
При этом коэффициент симметрии составит:
Выходной сигнал мостовой цепи равен:
Rвх - входное сопротивления цепи источника питания;
эквивалентное сопротивление цепи источника питания;
Ri - внутреннее сопротивление источника питания;
Rд - добавочное сопротивление для подгонки номинального значения выходного сигнала;
компенсационное сопротивление для компенсации мультипликативной погрешности;
Rr - термозависимое, подгоночное сопротивление;
Rл - сопротивление входной жилы кабеля;
Rн - сопротивление нагрузки мостовой цепи;
Rвых - выходное сопротивление мостовой цепи;
Rдоп - сопротивление выходных двух жил кабеля;
суммарное относительное изменение сопротивления плеч моста;
еri - относительное изменение сопротивления (i-го) плеча мостовой цепи.
Сопротивление Rбал предназначено для грубой балансировки мостовой схемы в пределах десятков процентов Uном.
Сопротивления Rб1, Rб2, Rб0 составляют схему балансировки датчика и предназначены для точной установки заданного значения начального разбаланса измерительной цепи датчика в пределах десятых долей процента Uном.
Резисторы Rл1 , Rл2, Rл3 - эквивалентные сопротивления линии связи. Резисторы Rш и R - компенсационные элементы для компенсации соответственно аддитивной и мультипликативной составляющих температурной погрешности. При этом резистор Rш - термонезависим, а R - термозависим и изготавливается из материала с большим значением ТКС. Резистор Rд предназначен для подгонки номинала выходного сигнала, а резистор Rr - для подгонки номинала и ТКС компенсационного резистора R.
Под действием измеряемой величины сопротивления R1, R2, R3, R4 изменяются с относительным изменением сопротивлений е1, е2, е3 и е4. При этом на нагрузке появляется выходной сигнал Uвых. Резисторы должны быть включены так, чтобы величины еri двух противоположных плеч были обратны по знаку двум другим противолежащим плечам ().
Оценим величины элементов, входящих в измерительную цепь. Номинальные значения резисторов выбраны и равны 500 Ом. Но так как при изготовлении существует технологический разброс, который будет влиять на нелинейность выходной характеристики моста, то, задаваясь допустимым разбросом резисторов +10%, оценим нелинейность мостовой измерительной цепи:
Возьмем R1=R4=550 Ом (500+10%) и R2=R3=450 Ом (500-10%), тогда, учитывая, что необходимо произвести балансировку мостовой схемы (например, включить в плечи R2, R3 по 25 Ом). Относительное изменение сопротивлений плеч , а е2 и е3 определим как:
Тогда суммарное относительное изменение сопротивления мостовой цепи можно определить как
Следовательно, нелинейность, вносимая технологическими разбросами:
Данная нелинейность превышает заданную основную погрешность. Данная нелинейность может быть скомпенсирована нелинейностью гофрированной мембраны.
Для определения номиналов цепи точной балансировки (Rб1, Rб2, Rб0) примем, что допустимая несбалансированность моста должна быть в пределах 50% Uном, тогда зная , можно найти, приведенное к одному плечу (например, к R1) эквивалентное изменение плеча мостовой цепи:
Тогда для принятой 50% несбалансированности мостовой цепи сопротивление R1 можно определить как
С целью исключения влияния системы точной балансировки на выходной сигнал датчика определим номиналы резисторов Rб1 и Rб2 из условия изменения номинала сопротивления плеча мостовой цепи при их подключении не более на 0.01% Ri. То есть общее сопротивление плеча R1 при шунтировании резистором Rб1 не должно быть менее R1общ=499.95 Ом, тогда номинал Rб1 может быть определен как
Принимаем значение резисторов МОм (из ряда гостированных резисторов).
С другой стороны, согласно принятой схеме разбаланс мостовой схемы сводится к нулю включением резистора Rб0 в плечо R1 или R3, т.е. обеспечивается равенство R1общ= R3общ.
откуда Ом - значение балансировочного резистора Rб0 , которое необходимо для обеспечения точной балансировки мостовой цепи при максимальном значении разбаланса 50% Uном.
Знак минус говорит о том, что для выбранных значений Rб1 и Rб3 резистор Rб0 необходимо подключать в плечо R3.
Оценим влияние системы точной балансировки на выходной сигнал датчика через изменение выходного сопротивления мостовой цепи.
Полученное значение выходного сопротивления мостовой цепи отличается от выходного сопротивления мостовой цепи без использования системы точной балансировки на 0.005%. Следовательно, влиянием этой системы на выходной сигнал датчика можно пренебречь и можно ее не учитывать при дальнейших расчетах.
Сопротивление Rш предназначено для компенсации аддитивной температурной погрешности и определяется в процессе настройки. Однако при конструировании необходимо знать тот набор гостированных резисторов, который требуется при изготовлении.
Исходя из требований ГОСТ 22520-83, для датчиков класса 1.5% температурная погрешность не должна превышать 0,6%/10. Считая, что данную погрешность необходимо располовинить на аддитивную и мультипликативную составляющие, максимальная аддитивная температурную чувствительность составляет 1/C. Ужесточим данные требования и примем аддитивную температурную погрешность 1/C.
Аддитивная чувствительность определяется, как:
где Ny=Uном - номинальный выходной сигнал при воздействии номинального измеряемого параметра;
b - элементарное приращение нулевого уровня датчика при воздействии температуры;
T - элементарное приращение дестабилизирующего фактора (температуры).
А с другой стороны, выходной сигнал мостовой цепи при воздействии температуры может быть определен:
Выходной сигнал с мостовой измерительной цепи может быть определен как:
r=(1+4)-(2+3) - эквивалентная разность температурных коэффициентов сопротивления, приведенная к одному плечу мостовой измерительной цепи.
При шунтировании плеча (например, R1) термонезависимым резистором общее сопротивление при изменении температуры будет равно
где э - эквивалентный температурный коэффициент сопротивления шунтированного плеча;
общее сопротивление зашунтированного плеча;
Тогда приравняв обе формулы и решив их относительно э, пренебрегая при этом величинами второго порядка малости, получим:
Из условия компенсации Sot можно записать:
Приравнивая уравнения для и решая относительно Rш , можно определить номинал компенсационного резистора, необходимый для компенсации аддитивной температурной погрешности, выраженный через температурные коэффициенты сопротивлений резисторов.
Номиналы ТКС примем для константана 1/C. Принимая, что разброс ТКС не превышает 10 % (то есть 5·10-6 1/C) и выбирая наихудшее распределение в мостовой измерительной цепи резисторов по ТКС 1/C, 1/C, определим минимально допустимое значение Rш: Ом
Максимальное значение Rш можно определить, установив минимальное значение Sot, которое мы хотим получить при настройке. Задаваясь технологическим допуском на изготовление, примем минимальное значение аддитивной температурной чувствительности датчика 1/C. Тогда можно определить э:
Тогда можно принять допустимые значения сопротивления Rш от 910 Ом до 1.5 кОм (из ряда Е24).
Термозависимое сопротивление Rб предназначено для подгонки мультипликативной погрешности и определяется в процессе настройки. Его величина определяется из условия перекомпенсации максимального значения мультипликативной погрешности датчика. Подгоночное термонезависимое сопротивление Rг предназначено для подгонки номинала и ТКС термозависимого компенсационного резистора из условия компенсации мультипликативной температурной погрешности. Сопротивление Rг необходимо оценить.
Исходя из статических данных, при изготовлении упругого элемента из стали 36НХТЮ и резистора из константана температурный коэффициент мультипликативной чувствительности датчика 1/C.
Принимая входное сопротивление мостовой измерительной цепи Rвх=500 Ом, и учитывая, что резистор R будет изготавливаться из медной проволоки с температурным коэффициентом сопротивления 1/C, то можно определить сопротивление R:
Так как схема с цепочкой R + Rд подразумевает установку R такой величины, чтобы произошла перекомпенсация мультипликативной погрешности, то выберем для нашего случая R = 25 Ом.
Для определения максимального значения подгоночного термонезависимого резистора, воспользуемся выражением:
Нижний предел Rг можно определить из условия минимального значения 1/C . Минимальное значение подгоночного термонезависимого резистора будет:
Примем допустимые значения сопротивления Rг от 2 Ом до 91 Ом (из ряда Е24).
Сопротивление Rбал предназначено для грубой балансировки мостовой схемы при выходе начального разбаланса за предел .
Максимальное значение разбаланса получается при подключении Rш = 910 Ом.
Общее сопротивление при шунтировании плеча R1=500 Ом сопротивлением Rш= 910 Ом равно:
Сопротивление балансировочного резистора будет соответствовать Rбал=500 - 322.7=177.3 Ом, что не превышает допустимое значение 1000 Ом, которое может быть сбалансировано схемой балансировки. Взяв запас по возможностям балансировки можно оценить пределы сопротивления Rбал в пределах от 1 Ом до 1000 Ом. Нижний предел взят из учета работы резистора rб0 средней точки.
Сопротивление Rд предназначено для подгонки номинального значения выходного сигнала, которое может быть определено как технологическими разбросами модуля упругости материалов упругого элемента, точностью изготовления упругого элемента, так и погрешностями расчетных формул. Обычно эти разбросы составляют около 30%, поэтому датчик делают на 30-40% более чувствительным, а излишнюю чувствительность убирают за счет включения резистора Rд.
Максимальное значение этого резистора может быть определено, как:
Подставляя Uном и , можно определить Rдmax:
Примем допустимые значения от 0 Ом до 200 Ом.
7. Выбор и расчет упругого элемента
На основании выбранного метода измерения, конструкции измерительного преобразователя вида энергии и конструктивных решений по устойчивости датчика к воздействующим факторам можно выбрать тип УЭ.
При выборе типа УЭ необходимо проанализировать:
- обеспечение требуемой чувствительности;
- обеспечение требуемого частотного диапазона измерения.
Наибольшей чувствительностью к давлению обладает мембранная коробка. В зависимости от геометрических размеров, формы и материала мембранной коробки можно перекрыть широкий диапазон преобразуемых давлений - от 1000 до 50000 Па. Незначительно уступает мембранной коробке по чувствительности гофрированная мембрана.
Так же мембрана, решает следующие конструктивные задачи:
- обеспечение герметичности внутренней полости датчика;
- исключение влияния боковой составляющей усилия.
Мембрана представляет собой гибкую круглую пластину, получающую значительные упругие прогибы щ под действием давления P. Мембраны могут быть плоскими или гофрированными. Их широко применяют в качестве упругих элементов манометрических приборов высоких классов точности. Кроме того, мембраны используют в качестве разделителей двух сред.
Рабочий диаметр, то есть диаметр мембраны по контуру крепления, определяется заданными габаритными размерами, требуемой величиной эффективной площади, необходимым прогибом центра, запасом прочности и другими технологическими требованиями, предъявляемыми к мембране. Диаметры мембран обычно бывают не менее 10 - 15 мм и не более 200 - 300 мм.
Разрабатываемый датчик является датчиком давления, но его принцип аналогичен действию манометрических датчиков, поэтому по аналогии с ними, оправдан выбор упругого элемента в виде мембраны.
Наиболее просты по форме плоские мембраны, характеристики которых затухают по давлению в области больших прогибов. Более широкое применение имеют гофрированные мембраны. Нанесение кольцевых волн увеличивает рабочие прогибы мембраны. Появляется возможность, изменяя форму и размеры гофрировки, подбирать должным образом упругую характеристику мембраны. В соответствии с принятой конструкцией датчика примем упругий элемент в виде гофрированной мембраны с жестким центром.
В отличие от плоских, гофрированные мембраны имеют волнообразный профиль, под которым понимают образующую срединной поверхности.
Гофрированные мембраны применяют чаще плоских. Они могут работать при значительно больших прогибах. В зависимости от формы профиля упругая характеристика мембраны может быть линейной, затухающей или возрастающей по давлению. В этом отношении гофрированные мембраны имеют преимущество перед другими типами манометрических упругих элементов (сильфонов, трубчатых пружин), характеристики которых близки к линейным. С помощью гофрированных мембран можно легко решать задачи измерения величин, нелинейно связанных с давлением или силой. Подбирая должным образом геометрические параметры мембраны, можно получить характеристику, линейную по измеряемой величине, и тогда линейность шкалы прибора достигается при простейшей кинематике механизма.
Мембраны синусоидального профиля предпочитают другим при изготовлении мембран из толстого материала.
Упругая характеристика мембраны существенно зависит от глубины волн и толщины материала. При одной и той же толщине материала жесткость мембраны в большей степени зависит от глубины гофров: с ее увеличением жесткость мембраны быстро возрастает. Начальная жесткость мембраны с ростом глубины гофров увеличивается, а упругая характеристика имеет меньшую нелинейность. Сильно влияет на упругую характеристику гофрированной мембраны и толщина, особенно в области малых толщин. Изменение же числа волн, формы профиля при условии сохранения глубины гофров мало меняет упругую характеристику гофрированной мембраны.
Одиночная мембрана закрепляется по буртику в корпусе. Для надежного закрепления одиночной мембраны ее приходится затягивать, при этом в корпусе могут возникнуть значительные усилия. В некоторых случаях мембрану крепят к жесткому основанию пайкой или сваркой. В нашем случае используется именно этот способ. Такой способ крепления освобождает корпус от усилий при затяжке, но при пайке или сварке материалы мембраны и основания прогреваются неравномерно, и возникающие при этом температурные напряжения могут исказить геометрию чувствительной мембраны, а, следовательно, и ее упругую характеристику. Температурные напряжения будут меньше, если у материалов основания и мембраны одинаковые коэффициенты теплового расширения.
Тензорезистивный датчик давления. Схема тарировки датчика. Проверка влияния электромагнитной помехи на показания устройства. Принципиальная схема зажигания разряда. Уравнение зависимости давления от напряжения на датчике. влияние разряда на показания. курсовая работа [2,7 M], добавлен 29.12.2012
Методы измерения давления с помощью пьезорезистивного датчика Siemens KPY 43A № 35, определение его калибровочной зависимости и выполнение тарировки. Влияние электромагнитной помехи на показания датчика. Образцовый ртутный манометр, весы рейтерного типа. контрольная работа [854,3 K], добавлен 29.12.2012
Метод переменного перепада давления измерения расхода газа. Описание датчика разности давлений Метран-100-ДД. Опис
Датчик давления курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Сочинение по теме Одиссея
Реферат: Why The Tsar
Реферат: Мировой судья исторические, организационные и процессуальные аспекты деятельности
Эссе Цена Победы
Дипломная работа по теме Бухгалтерский учет и аудит денежных средств на примере бюджетной организации
Реферат: Спортивно-техническая подготовка в спорте. Скачать бесплатно и без регистрации
Отчет По Практике Пгс 3 Курс
Реферат по теме Оптимизация окружающей среды
Как Скачать Платный Реферат Бесплатно
Контрольная Работа За Четверть 3 Класс
Реферат: Республика Беларусь и ООН. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Hermia Analysis Essay Research Paper When we
Контрольная работа: Анализ финансовой отчетности 23
Дипломная работа по теме Мероприятия по повышению объема реализации услуг туристической фирмы ООО 'Циклон'
Характеристики Организации Реферат
Реферат по теме Сущность, виды и роль измерений в менеджменте качества. Метрология
Курсовая работа по теме Конкуренция и методы маркетинга в конкурентной борьбе
Список Тем Для Эссе
Реферат Устройство Столярного Верстака
План Сочинения Егэ Пример
Горбачев и его перестройка - Государство и право курсовая работа
Характеристика біосинтетичної активності мікробних продуцентів органічних кислот та вплив на неї основних факторів (на прикладі обраної культури) - Биология и естествознание контрольная работа
Проект геодезичних робіт при будівництві висотних будівель - Геология, гидрология и геодезия курсовая работа