Проектирование устройства для измерения статических характеристик электромагнитного двигателя. Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Проектирование устройства для измерения статических характеристик электромагнитного двигателя
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
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 кгс (килограмм-сила) = 9,81 Н;
· 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.
Динамо́ме́тр - 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.
§ Приемное устройство (чувствительный элемент анемометра,
первичный преобразователь анемометра);
§ Вторичный преобразователь (механический, пневматический или электронный
блок анемометра);
§ Отсчетное устройство (указатель стрелки, шкала, индикатор,
дисплей анемометра).
§ Заторможенные или динамометрические анемометры (трубки Пито -
Прандтля);
§ Вращающиеся анемометры (чашечные, винтовые, крыльчатые
анемометры);
§ Тепловые анемометры (термоанемометры);
§ Ультразвуковые анемометры (акустические анемометры);
§ Оптические анемометры (лазерные, доплеровские анемометры).
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
C
изменением направления ветра ось пропеллера должна ориентироваться в этом же направлении;
для этих целей используютсяфлюгер
<#"669371.files/image003.jpg"> <#"669371.files/image004.gif">
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.
.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.
· Тактовая частота от DC до 20МГц
· Поддержка прерываний
· 8-уровневый аппаратный стек
· Прямая, косвенная и относительная адресация
· 35 однословных команд
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
· Режим энергосбережения SLEEP
· 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)
· Защита кода программы
· Сброс по снижению напряжения питания BOR
· Сброс по включению питания POR
· 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:
· Режим энергосбережения:
· Генератор таймера TMR1:
· 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
· Модуль аналоговых компараторов:
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;
INT_START - обработчик прерываний;-
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,- ток, потребляемый k-той
микросхемой,- общее число микросхем,- число микросхем данного типа.
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,пит - напряжение питания,общ - общий ток
потребления.
Общая
потребляемая мощность составляет не более 0,4 Вт.
Интенсивность
отказов l 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,- 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
li - интенсивность отказов элементов i-го типа,-
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.
.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.
1.1 Приборы
для измерения силы Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Реферат: Аналіз управління в період правління Юлія Цезаря
Курсовая работа по теме Экономика потребительской кооперации
Реферат по теме Организационная структура предприятия на примере ОАО "Эй-Пи Трейд"
Реферат: Методическое письмо «О преподавании учебного предмета «Математика» в образовательных учреждениях Ярославской области в 2022/2022 уч г.» 1
Контрольная Работа 15
Сочинение На Тему Дружба Текст
Дипломная работа по теме Инфраструктурное обеспечение институциональной устойчивости социально-экономической системы региона
Реферат: Природно-ресурсный потенциал мировой экономики 3
Курсовая работа по теме Развитие специальной выносливости у юных борцов
Дипломная работа: Понятие экономическая сущность и виды косвенных налогов
Курсовая Работа На Тему Бухгалтерский Учет Заработной Платы И Расчетов С Персоналом По Оплате Труда В Условиях Рыночной Экономики
Реферат: Образ природы в творчестве И. И. Левитана
Реферат По Физкультуре Гто
Дипломная работа по теме Криминалистическая трасология
Деловые Рефераты
Доклады На Тему Компьютер - Порабощающий Помощник
Курсовая Работа На Тему Взаємозвязок Учбової І Позакласної Роботи У Формуванні Природничих Знань Молодших Школярів
Контрольная работа по теме Основы международного частного права
Курсовая работа по теме Токи короткого замыкания в системе электроснабжения
Реферат по теме Психически больные: психологические методы исследования и организация психиатрической помощи
Похожие работы на - Проектирование системы водоснабжения деревни Федоры
Похожие работы на - Инфляция: факторы, механизмы, стратегии преодоления
Реферат: Профессиональная мораль