Проектирование устройства для измерения статических характеристик электромагнитного двигателя - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Проектирование устройства для измерения статических характеристик электромагнитного двигателя

Проблемы измерения скорости ветра и ее преобразование в силу. Приборы для измерения силы. Структурная схема измерителя скорости. Назначение отдельных функциональных блоков. Внешний и внутренний режимы тактового генератора. Прием сигнала с датчика Холла.


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.

Ветер - это горизонтальное перемещение, поток воздуха параллельно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления
Ветер - характеризуется скоростью и направлением.
Скорость ветра измеряется в метрах в секунду и километрах в час.
Еще ветер характеризуют его силой, то есть давлением, оказываемым им на единицу поверхности, которую, мы рассчитаем с помощью измеренных величин скорости ветра.
В данной работе предстоит ознакомиться с проблемами измерения скорости ветра и ее преобразование в силу. Описать существующие технические средства её измерения.
Даная ИИС будет разрабатываться для мониторинга силы ветра.
Пределы измерения по скорости от 0 до 15м\с.
Сила - это всякое воздействие на данное тело, сообщающее ему ускорение или вызывающее его деформацию. Сила - это векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел.
Сила характеризуется числовым значением, направлением в пространстве и точкой приложения.
За единицу силы в СИ принят ньютон (Н). Ньютон - это сила, которая придает массе 1 кг в направлении действия этой силы ускорение 1 м/с2.
В технических измерениях допускаются единицы силы:
· 1 тc (тонна-сила) = 9,81 х 103 Н.
Силу измеряют посредством динамометров, силоизмерительных машин и прессов, а также нагружением при помощи грузов и гирь.
Сила инерции -- фиктивная сила, вводимая в неинерциальных системах отсчёта.
Сила упругости -- сила упругого сопротивления тела внешней нагрузке.
Сила трения -- сила сопротивления относительному перемещению контактирующих поверхностей тел.
Сила сопротивления среды -- сила, возникающая при движении твёрдого тела в жидкой или газообразной среде..
Сила нормальной реакции опоры -- упругая сила, действующая со стороны опоры и противодействующая внешней нагрузке.
Силы поверхностного натяжения -- силы, возникающие на поверхности фазового раздела. Силы Ван-дер-Ваальса -- электромагнитные межмолекулярные силы, возникающие при поляризации молекул и образовании диполей.
Динамо ммемтр - прибор для измерения силы или момента силы, состоит из силового звена (упругого элемента) и отсчетного устройства.
Гравиметр - прибор для измерения ускорения силы тяжести. Различают два способа измерения силы тяжести: абсолютный и относительный.
Гидравлический пресс - это простейшая гидравлическая машина , предназначенная для создания больших сжимающих усилий .
Анемометр (от греческого анемос - ветер, и метрео - измерение) -- измерительный прибор, предназначенный для определения скорости ветра, а также для измерения скорости направленных воздушных и газовых потоков.
Скорость воздуха является весьма важным параметром состояния атмосферы и одной из главных характеристик воздушного потока, которую необходимо учитывать при проектировании, монтаже, наладке и контроле систем вентиляции и кондиционирования. В качестве основного средства измерения скорости движения воздуха применяются анемометры, различающиеся между собой как по принципу действия, так и по техническим характеристикам.
В настоящее время промышленность предлагает широкий выбор переносных и стационарных электронных анемометров всевозможных марок и модификаций как отечественных, так и зарубежных фирм-изготовителей. При чем все анемометры отечественного производства и многие анемометры зарубежного производства внесены в Государственный реестр средств измерений России.
При выборе анемометра для решения конкретных практических задач по измерению скорости воздуха необходимо учитывать множество факторов, таких как диапазон измерений анемометра, погрешность измерения скорости воздушного потока, диапазон рабочих температур, степень защиты анемометра от воздействия агрессивных факторов окружающей среды и уровень взрывозащиты, влагозащищенность и водонепроницаемость анемометра, габаритные размеры, как самого прибора, так и чувствительного элемента анемометра и т.д.
Производство анемометров в современных условиях базируется на передовых технологиях и последних научных достижениях и разработках в области приборостроения, аэрологии, микроэлектроники, физики, химии и многих других областей знания. В новейших моделях анемометров для определения скорости воздушного потока производители применяют новые типы высокоточных датчиков и чувствительных элементов. Кроме этого, разработчики часто оснащают анемометры дополнительными функциями, позволяющими кроме определения скорости воздуха измерять объемный расход, температуру, направление воздушного потока, относительную и абсолютную влажность, освещенность, содержание вредных примесей и некоторые другие параметры, например, некоторые анемометры имеют в своем арсенале даже электронный компас. Большие многофункциональные и высококонтрастные жидкокристаллические дисплеи таких анемометров изготовители снабжают подсветкой, что позволяет производить измерение скорости воздушного потока и других параметров микроклимата в условиях недостаточной освещенности.
Рис 1. Анемометр лопастный, электронный с ЖК дисплеем.
Возросшие объемы измерения скорости воздушного потока и расхода воздуха диктуют необходимость оснащения анемометров большим объемом встроенной памяти. Немаловажное значение при этом приобретает и возможность подключения анемометра к персональному компьютеру, а также наличие в комплекте поставки анемометра специального программного обеспечения, предназначенного для проведения статистической обработки результатов измерений с применением новейших научно-обоснованных методик расчета. Использование такого программно-аппаратного комплекса для измерения скорости воздушного потока существенно облегчает регистрацию и ввод измерительных данных, повышая точность и достоверность анализа больших массивов информации и оказывая положительное влияние на качество выполненных работ и общее увеличение производительности труда.
С ростом требований, предъявляемых к измерительной технике, производители анемометров постоянно работают над повышением качества измерительных приборов, используя в производстве анемометров высококачественные электронные компоненты, комплектующие, сырье и материалы. Как правило, хороший анемометр наряду с прекрасными техническими характеристиками отличают богатая комплектация, детально продуманная эргономика и профессиональный дизайн.
Анемометры, предлагаемые многими разработчиками и изготовителями современных средств измерений, существенно различаются как по назначению, конструктивным и функциональным особенностям приборов, так и по ценам. При этом в условиях рыночной экономики цена анемометра не является объективным показателем качества измерительного прибора. При сравнении модельного ряда анемометров с целью рационального выбора и покупки конкретной модели измерительного прибора правильнее руководствоваться таким интегральным показателем, как соотношение цена-качество анемометра. Данный показатель позволяет всесторонне и наиболее полно оценить технические характеристики и функциональные возможности анемометра с точки зрения оптимального вложения денежных средств и затрат на покупку, транспортировку, хранение, ремонт, техническое и метрологическое обслуживание анемометра.
Так, например, из всех анемометров, представленных на российском рынке, самый низкий показатель качество-цена имеет анемометр АПР-2 (производство -- ИГТМ НАНУ, Украина, Днепропетровск, продажа -- ООО НПФ «Экотехинвест», Россия, Москва, цена анемометра АПР-2 - 1300 $).
Анемометры находят широкое применение для измерения средней скорости воздуха в системах вентиляции и кондиционирования (воздуховодах, каналах, коробах) промышленных и гражданских зданий, тоннелях метрополитенов, выработках шахт и рудников, для укомплектования лабораторий по охране труда при аттестации рабочих мест, а также для измерения средней скорости ветра при метеорологических наблюдениях.
Предел допускаемой основной погрешности: ±1%
Температура окружающего воздуха -30…+70°С
Ещё один анемометр -- это лопастный
C изменением направления ветра ось пропеллера должна ориентироваться в этом же направлении; для этих целей используютсяфлюгер или устройство, его заменяющее. Для измерения скорости потока, не изменяющего своего направления, например, в воздуховодах шахтах и зданий, используются вертушки с жёстко закреплённой осью.
Однако в последнее время всё больше предпочитают использовать другие конструкции, без подвижных частей.
Представляет собой открытую тонкую нить накаливания (вольфрам, нихром и т.п.), нагретую выше температуры среды и охлаждаемую воздушным потоком. Сопротивление нити изменяется с температурой и определённым образом зависит от скорости ветра. В зависимости от схемы включения датчика различают приборы с фиксированным током через нить, фиксированным напряжением на нити и с фиксированной её температурой.
Конструкция имеет недостатки как очевидные (хрупкость), так и менее очевидные (нарушение градуировки из-за быстрого старения горячей проволоки), но в силу очень малой инерционности она широко применяются в аэродинамических экспериментах для измерения локальной турбулентности и пульсаций потока. Часто изготовляются самими экспериментаторами.
Принцип действия анемометров ультразвукового типа -- в измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от направления ветра. Различают двумерные ультразвуковые анемометры, трехмерные ультразвуковые анемометры и термоанемометры. Двумерный анемометр способен измерять скорость и направление горизонтального ветра. Трехмерный анемометр проводит измерение первичных физических параметров -- времен проходов импульсов, а затем пересчитывает их в три компоненты направления ветра. Термоанемометр, помимо трех компонент направления ветра, способен измерять еще и температуру воздуха ультразвуковым методом.
3. Разработка структурной схемы ИИС
3.1 Структурная схема с использованием аналоговых датчиков
Варианты преобразователя сигнала с датчика в код:
Рис 3. Структурная схема измерителя скорости с внешним АЦП(PWM)
Рис 4. Структурная схема измерителя скорости с внутренним АЦП(PWM)
Для реализации устройства выберем структурную схему, так как с МК поддерживающим функцию ШИМ программирование будет проще, а шанс допустить ошибку меньше.
микроконтроллер - оцифровывает сигнал с датчиков и выводит данные на монитор через COM порт.
Для реализации данного устройства больше всего подходит микроконтроллер типа PIC16628, так как имеет не высокую стоимость и необходимое число портов ввода/вывода, а так же большую распространенность и присутствие Datasheet (документация) на русском языке. В его внутренней конфигурации есть таймер, и присутствуют прерывания. На этом микроконтроллере и будет разрабатываться устройство.
4.2 Назначение отдельных функциональных блоков
COM порт для вывода изображения на ПК.
Микросхема MAX232 является преобразователем уровней.
Вал приводящийся в движение лопастями вращающимися под воздействием силы ветра.
· Прямая, косвенная и относительная адресация
- все команды выполняются за один машинный цикл, кроме команд ветвления и условия с истинным результатом
· Внешний и внутренний режимы тактового генератора
- Прецизионный внутренний генератор 4МГц,
- Энергосберегающий внутренний генератор 37кГц
- Режим внешнего генератора для подключения кварцевого или керамического резонатора
· Программируемые подтягивающие резисторы на входах PORTB
· Сторожевой таймер WDT с отдельным генератором
· Режим низковольтного программирования
· Программирование на плате через последовательный порт (ICSP) (с использованием двух выводов)
· Сброс по снижению напряжения питания BOR
· Таймер включения питания PWRT и таймер запуска генератора OST
· Широкий диапазон напряжения питания от 2.0В до 5.5В
· Промышленный и расширенный температурный диапазон
· Высокая выносливость ячеек FLASH/EEPROM
- 100 000 циклов стирания /записи FLASH памяти программ
- 1 000 000 циклов стирания /записи EEPROM памяти данных
- Период хранения данных FLASH/EEPROM памяти > 100 лет
Характеристики пониженного энергопотребления:
· Двухскоростной внутренний генератор:
- Выбор скорости старта 4МГц или 37кГц
- Время выхода из SLEEP режима 3мкс @ 3.0В (тип.)
· 16 каналов ввода/вывода с индивидуальными битами направления
· Сильноточные схемы портов сток/исток, допускающих непосредственное подключение светодиодов
- Внутренний программируемый источник опорного напряжения
- Внутренний или внешний источник опорного напряжения
- Выходы компараторов могут быть подключены на выводы микроконтроллера
· TMR0: 8-разрядный таймер/счетчик с программируемым предделителем
· TMR1: 16-разрядный таймер/счетчик с внешним генератором
· TMR2: 8-разрядный таймер/счетчик с программируемым предделителем и постделителем
Микроконтроллер выполняет следующие функции:
преобразование результатов замера в десятичный формат;
вычисление PWM по принятым сигналам
вычисление по заложенной таблице соотношений, количества оборотов \ расчетная скорость;
формирование управляющих импульсов индикации для последующей отправки на COM;
Программа содержит следующие участки программы:
INIT - производит перевод всех портов устройства в исходное состояние;
DINAM - подпрограмма обновления состояния индикатора;
6. Расчет силы ветра по его скорости
Из-за того что влияние ветра на человека зависит от его скорости, эта характеристика была в основе первых классификаций ветра. Наиболее распространенной из таких классификаций является Шкала силы ветра Бофорта, что предоставляет собой эмпирическое описание силы ветра в зависимости от наблюдаемых условий моря. Сначала шкала была 13-уровневой, но начиная с 1940-х годов она была расширена до 18 уровней. Для описания каждого уровня эта шкала в оригинальном виде использовала термины разговорного английского языка, такие как breeze, gale, storm, hurricane], что были заменены также разговорными терминами других языков, такими как «штиль», «шторм» и «ураган» на русском. Так, по шкале Бофорта, шторм соответствует скорости ветра (усредненной за 10 минут и округленной до целого числа узлов) от 41 до 63 узлов (20,8-32,7 м/с), при этом этот диапазон делится на три подкатегории с помощью прилагательных «сильный» и «жестокий».
Ветер в 5 баллов (8--10,7 метров в секунду) давит на поверхности тел нормально с силой около 10 кг, на каждый квадратный метр площади. Ветер, дующий со скоростью 20 метров в секунду, производит на встречные тела нормальное давление, равное 50 кг на квадратный метр поверхности. Ураганы, скорость которых достигает 50--60 метров, оказывают давление в 200 и более килограммов на квадратный метр! Можно выполнить оценочные расчеты ветряков и ветроколес по этим данным. У промышленных ветряков разрушение ротора при 60 м/c.
Если воздух полностью останавливается о препятствие то
где p - плотность воздуха. отсюда давление
Расчет потребляемых токов сводится к тому, что необходимо определить суммарное потребление тока всеми микросхемами, то есть:
где Iобщ - общий ток, потребляемый устройством,
Ik - ток, потребляемый k-той микросхемой,
Токи, потребляемые каждой микросхемой, показаны в таблице 2
Расчет потребляемой мощности сводится к тому, что необходимо определить мощность потребляемую устройством, то есть:
где Робщ - общая потребляемая мощность,
Общая потребляемая мощность составляет не более 0,4 Вт.
Интенсивность отказов характеризуется отношением числа изделий в единицу времени к числу изделий, продолжающих оставаться исправными к началу рассматриваемого промежутка времени:
где m - число изделий, отказавших за время t,
N - число исправно работающих изделий к началу промежутка времени.
Если предположить, что отказы различных элементов взаимно независимы и каждый отказ носит катастрофический характер, то есть полностью нарушают работоспособность, то интенсивность отказов устройства равна сумме интенсивностей отказов элементов, составляющих устройство:
где i - интенсивность отказов элементов i-го типа,
ni - количество элементов i-го типа входящего в устройство.
Интенсивность отказов элементов следующая:
Поскольку не учтена интенсивность отказа некоторых элементов примем что наработка на отказ составит около 30 000 часов. Такую надежность устройства можно считать приемлемой.
8.1 Документированные погрешности элементов
темп. коэффициент нестабильности напряжения 0,003%/10 °C.
дифференциальная нелинейность ±0,040%;
погрешность смещения нуля (калибруется) ±0,050%;
погрешность диаметра (калибруется) ±0,090%;
В данной работе были рассмотрены и изучены приборы и измерения скорости.
Было разработано устройство измерения скорости Это устройство предназначено для измерения скорости и расчета силы ветра и отображения на цифровом табло её текущего значения.
Устройство реализовано на однокристальном микроконтроллере типа PIC16F628.
Применение в устройстве данного однокристального микроконтроллера привело к возможности оперативно меняя программу работы в широких пределах корректировать алгоритм обработки данных.
Устройство имеет следующие характеристики:
Потребляемая мощность не более 0,4 Вт;
Наработка на отказ около 30000 часов;
Как одно из возможных улучшений можно предложить для увеличения быстродействия использовать другой МК PIC18XXX.
Патентно-аналитический обзор по датчикам измерения скорости, основания их классификации. Принцип действия и технические характеристики электромагнитных датчиков скорости. Использование эффекта Холла для конструирования датчика скорости автомобиля. курсовая работа [607,5 K], добавлен 13.01.2015
Сущность, условия решения и критерий оптимальности задачи измерения параметров сигнала. Постановка задачи измерения параметров сигнала. Классификация измерителей. Следящий режим измерения. Автоматические измерители работающие без участия человека. реферат [382,0 K], добавлен 29.01.2009
Структурная схема и принцип работы средства измерений прямого и уравновешивающего преобразования. Назначение и сферы применения время-импульсного цифрового вольтметра. Нахождение результата и погрешности косвенного измерения частоты по данным измерения. контрольная работа [1,3 M], добавлен 17.01.2010
Частотный метод измерения высоты и составляющих скорости. Канал оценки составляющих скорости. Вычислительные требования к блоку измерителя и модуляции. Разработка схемы электрической принципиальной. Математическое моделирование усилителя ограничителя. дипломная работа [861,7 K], добавлен 24.03.2014
Необходимость измерения скорости и направления кровотока. Доплеровские методы и аппараты. Доплеровские системы с двухмерной визуализацией. Разработка электрической принципиальной схемы и конструкции ультразвукового датчика прибора для измерения кровотока. дипломная работа [611,7 K], добавлен 07.05.2010
Значение анемометра как метеорологического устройства, применение его для измерения и определения скорости ветра. Разработка функциональной схемы устройства. Выбор элементов и их статический расчет. Разработка принципиальной схемы. Описание конструкции. контрольная работа [670,6 K], добавлен 16.09.2017
Понятие и общие свойства датчиков. Рассмотрение особенностей работы датчиков скорости и ускорения. Характеристика оптических, электрических, магнитных и радиационных методов измерения. Анализ реальных оптических, датчиков скорости вращения и ускорения. курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.01.2016
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Проектирование устройства для измерения статических характеристик электромагнитного двигателя курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Написать Сочинение На Лингвистическую Тему 6 Класс
Курсовая Работа На Тему Циклы В Экономике
Реферат На Тему Идея Протекционизма И Критика Принципа Свободы Обмена В Политико-Экономической Доктрине Фридриха Листа
Курсовая работа: Понятие коллектива в психологии
Отчет По Практике Экономика Предприятия
Реферат по теме Половое воспитание детей
Реферат по теме Экономические методы управления в организации
Rsl Ru Официальный Сайт Диссертации
Готовые Дипломные Работы Бесплатно
Доклад: Вибори та види виборчих систем
Реферат: Контрольная рабоат по Управлению персоналом
Реферат: John F Kennedy Essay Research Paper John 2
Процент Оригинальности Курсовой Работы Онлайн
Сочинение На Тему Слово О Пушкине
Курсовая Работа На Тему Распределение Ресурсов По Трем Отраслям
Пособие по теме Тесты по фармокологии (610 вопросов)
Курсовая Работа По Специальной Педагогике
Контрольная Работа 7 Класс Физика Механическое Движение
Курсовая работа: Анализ прибыли предприятия. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинения Левитана Лесистый Берег
Оперативно-господарські штрафи - Государство и право реферат
Основы гражданского процесса - Государство и право шпаргалка
Планирование отдельных следственных действий и оперативно-розыскных мероприятий - Государство и право контрольная работа