Изчисляване на потенциометричен сензор
Курсова работа по дисциплина
"Технически средства за автоматизация и управление"
„Изчисление на потенциометричен енкодер“
Попълнено от:Студент U41 гр.
Проверил:А.М. Романов
Съдържание
1. Изчисляване на потенциометричния сензор………………. 8
1.1 Последователност на изчисленията…………………….13
2. Избор от ADC и съпоставяне със сензора…..…. 17
Изводи за свършената работа……………………. 22
Въведение
Потенциометричният сензор (PD) е елемент за автоматизация, който преобразува механична трансформация (ъглова или линейна) в електрически сигнал чрез промяна на стойността на активното съпротивление, към което е свързан товарът.
Основните елементи на потенциометричния сензор:
Ориз. 1. Потенциометричен сензор.
3. Подвижен контакт (плъзгач) и корпус
Рамка на производителя от изолационен материал (ебонит, текстолит, керамика и др.) или метал (например алуминий) за отвеждане на топлината.
Намотката е направена от изолиран проводник, който има високо електрическо съпротивление и нисък температурен коефициент на съпротивление. Обикновено за производството на PD намотки се използват сплави: никел с мед (константан), хром, никел и желязо (нихром), мед, манган и никел (манганин), както и сплави от благородни метали, които са силно устойчиви на корозия.
Намотката трябва да е добре укрепена върху рамката, така че при движение на контакта на двигателя да няма изместване. За това навиване
навита върху рамка, покрита с невтвърден термореактивен лак. След навиване рамката се поставя във фурната, лакът се втвърдява и идеално закрепванавиване.
За да се създаде надежден контакт на намотката с контакта на двигателя (подвижен контакт), контактната писта се почиства старателно със специални абразивни материали, химически или ултразвукови методи и т.н. Понякога контактната писта се полира и дори галванизира със злато.
PD двигателят се състои от еластичен елемент и контакт. Еластичният елемент (пружината) осигурява необходимото контактно налягане и компенсира малки неравности по повърхността на намотката.
Контактът се запоява към пружината с мека или твърда спойка. Препоръчително е да изберете контакт от материал, по-мек от намотката (злато, сребро, платинени сплави и др.). За по-голяма надеждност на работа понякога се използват два токоприемни контакта.
Корпусът на потенциометъра най-често е във формата на цилиндър, затворен с един или два капака и е изработен от метал или изолационен материал. В метални корпуси се изработват потенциометри за работа при повишени температури и трудни условия и потенциометри, към които се предявяват високи изисквания по отношение на точността. Компромисно решение е пластмасов корпус с метални капаци.
Оста на потенциометъра е монтирана в сачмени или плъзгащи лагери, разположени в капака или в корпуса на потенциометъра.
В зависимост от дизайна на PD те могат да бъдат разделени на:
В зависимост от конструкцията PD се делят на еднотактови и двутактови.
Всички PD могат да се захранват както с постоянен, така и с променлив ток.
При двутактни PD, които се захранват от променлив ток, когато позицията на двигателя спрямо неутралата се промени, фазата на изходното напрежение се променя с 180 ° спрямо фазата на захранващото напрежение. Push-pull PDможе да се извърши на един или два потенциометъра (мостова схема).
Предимствата на PD са:
1. Възможност за получаване на линейна характеристика в широк диапазон от ъгли.
2. Умение за работа на постоянен и променлив ток.
3. Значителна мощност.
4. Леко тегло и размери.
5. Ниска чувствителност към смущения от електромагнитни полета.
Недостатъците на PD са:
1. Наличието на механичен контакт, което рязко намалява надеждността и експлоатационния живот на сензорите, както и причинява момента на сухо триене.
2. Стъпкова характеристика и основно ограничение на чувствителността.
3. Необходимостта от текущи изводи.
4. Сложността на производството.
Понастоящем са разработени и приложени голям брой схеми и дизайни на PD, използвани в различни инструменти и устройства. Техническата литература предоставя различни методи за изчисление, чиито характеристики се определят както от разликите в дизайна на PD, така и от спецификата на тяхната работа в конкретни
Мисия
Първоначални данни за изчисление(виж таблица 1):
| вар. № | ххх макс | Cd | Din min | dlmax,% | Dt,°C | R0,mm | материал на рамката |
| a, deg | L,mm | H/град | V/mm | Angmin | mm | ||
| 1.1 | 0,08 | 1.3 | -5+70 | стипца |
2. Коефициент на предаване на сензораKd= 1.1mm.
3.Праг на чувствителност Dinmin=0,08 mm.
4.Максимална относителна грешкаdmax = 1,3%.
5. Диапазон на околната температура
Въз основа на първоначалните данни разбираме, че имаме линеен потенциометричен датчик.
Задачи за дипломна работа:
Изчислете потенциометричния сензор по метода за изчисляване на потенциометричен линеен датчик за изтегляне и издърпване, направен на линеен потенциометър, съпоставете параметрите на получения PD с ADC, изчислете надеждността, MTBF и начертайте диаграма.
Основните етапи на изчисление по този метод са:
1. Определяне на основните конструктивни параметри на рамката и намотката.
2. Изчисляване на електрическите параметри на намотката.
3. Изчисляване на температурния режим на датчика.
4. Изберете ADC, според получените PD параметри.
5. Изчисляване на характеристиките на надеждността на веригата.
6. Начертайте диаграма.
Изчисляване на потенциометричен енкодер
Основните параметри на PD могат условно да бъдат разделени на дизайн и схема или електрически параметри (фиг. 1, а, б).
 |
Опциите за дизайн включват:
D0- среден изчислен диаметър на рамката;
ap- ъгъл на навиване на потенциометъра;
h- височина на рамката;
w- ширина или дебелина на рамката;
at- обща технологична добавка;
ln- работна дължина на рамката;
n- брой навивки на намотката;
d- диаметър на намотъчния проводник без изолация;
dout- диаметър на проводника с изолация.
Схематичните или електрически параметри включват:
U- захранващо напрежение на сензора;
Rn- общо съпротивление на намотката на потенциометъра;
r- съпротивление на материала на проводника;
dlmax -максимална относителна грешка на натоварения сензор