ВВЕДЕНИЕ
В процессе НПР был разработан микродозатор водяных капель для научно-исследовательской работы.
Предназначен для работы в комплексе с ЭГД эмульгатором, высоковольтным источником напряжения и прибором для визуального наблюдения. Осуществляет дозирование жидкости в межэлектродный промежуток ЭГД эмульгатора. Дозирование происходит путем формирования отдельных порций жидкости - капель.
По результатам испытаний выявились следующие недостатки:
- неоправданно завышенные массо-габаритные показатели;
- низкая надежность прибора;
Целью дипломного проекта является разработка нового прибора с лучшими показателями на основе существующего.
Модернизация прибора ведется в трех направлениях:
- уменьшение массо габаритных показателей;
- увеличение надежности прибора;
- изменение органов управления, введение дополнительных органов контроля.
1.Расширенное техническое задание
Наименование:
Микродозатор водяных капель
Назначение:
Разрабатываемый микродозатор водяных капель предназначен для совместной работы с ЭГД эмульгатором. Микродозатор водяных капель осуществляет дозирование жидкости путем формирования порций.
Основные технические характеристики:
1) минимальная порция дозируемой жидкости,мЛ 0.006
2) максимальное число регистрируемых порций 14
3) минимальное число регистрируемых порций 1
4) напряжение питания,В 220
5) максимальная погрешность,% 1
Характеристики внешних воздействий.
Характеристики внешних воздействий одинаковы для режимов хранения ,перевозки и работы и соответствует ГОСТ 1515-86. Микродозатор водяных капель относится к группе стационарной радиоэлектронной аппаратуре, предназначенной для работы в отапливаемых помещениях.
Конструктивные требования.
Прибор выполнить в пластмассовом корпусе, использовать печатный и объемный монтаж. Органы управления и контроля вынести на лицевую панель. Конструктивные размеры прибора определить в процессе разработки.
Коэффициент унификации.
Коэффициент унификации - не менее 0.7.
Среднеее время наработки на отказ.
Среднеее время наработки на отказ не менее 5 тыс.ч.
2. Анализ устройств дозирования
2.1. Классификация дозаторов. Главное требование при модернизации существующего дозатора состоит в том, чтобы вновь создаваемое устройство было эффективнее своего аналога. Модернизация прибора проводится на основе анализа существующих устройств дозирования.
Классификация дозаторов приведена на рис. 1.
Дозаторы делятся на три основные группы:
1) механические;
2) электромеханические;
3) электронные.
Механические дозаторы в свою очередь делятся на две подгруппы: - дозаторы работающие под воздействием избыточного давления; - дозаторы работающие под воздействием нормального давления. Управление работой такого дозатора осуществляется при помощи механического привода.
Электромеханические дозаторы также делятся на две подгруппы :
- дозаторы работающие под действием избыточного давления;
- дозаторы работающие под воздействием нормального давления. Управление работой такого дозатора осуществляется посредством электрического управляющего сигнала.
В электромеханических дозаторах в качестве блокирующего элемента используются электромагнитные клапаны.
Электронные дозаторы тоже делятся на две подгруппы:
- работающие под воздействием избыточного давления;
- работающие под воздействием нормального давления.
Управление потоком дозируемой жидкости осуществляется с помощью электромагнитного клапана, который в свою очередь управляется электронным блоком управления, выполненный на основе микропроцессора или на жесткой логике. Такие приборы позволяют с большой точостью контролировать объем жидкости вытекшей из дозатора.
2.2. Классификация датчиков регистрации расхода жидкости.Датчик регистрации расхода является неотъемлимой.
Существют следующие типы датчиков, с помощью которых можно регистрировать порции жидкости:
- Оптические датчики;
- Емкостные датчики;
- Механические датчики;
- Контактные датчики.
В настоящее время существует большое количество таких датчиков, принцип действия которых основан на различных физикохимических явления. / 1 /
Принцип действия, достоинства и недостатки датчиков. Обонование выбора.
Классификация датчиков приведена на рис. 2.
Оптический датчик.
Принцип его действия основан на изменении плотности светового пучка в оптопаре при прохождении через нее капли жидкости. Такой датчик требуетсложную оптическую систему фокусировки светового пучка, что усложняет сам датчик. Также этот датчик нуждается в очень точной настройке при смене капиллярного сосуда с одним диаметром отверстия на капиллярный сосуд с другим диаметром отверстия.
Емкостной датчик.Принцип его действия основан на изменении частоты генератора при прохождении капли между электродами датчика. Такой датчик очень капризен , реагирует на изменение атмосферного давления , влажности , а также реагирует на электромагнитные излучения. Что требует его настройки перед каждым рабочим циклом.
Механический датчик.
Принцип его действия очень прост. Он основан на замыкании очень тонких токопроводящих пластин под действием массы капли жидкости . Такой датчик не требует настройки,некритичен к колебаниям параметров окружающей среды . Его недостатки заключаются в том , что очень хрупкая конструкция может ложно срабатывать при сильных вибрациях или отдельных толчках , также может быть нечеткая регистрация капли при загрязнении контактов датчика.
Контактный датчик.
Принцип действия такого датчика тоже довольно прост. Он заключается в следующем: при попадании капли на две электропроводящие пластины , которые являются электродами высокочувствительного ключа , в электрической цепи управления ключа начинает протекать малое значение тока, в результате чего ключ открывается . Это связано с тем , что капля воды имеет электрическое сопротивление и следовательно может проводить электрический ток / 2 /.
Таким образом, всем условиям ТЗ удовлетворяют контактные датчики. Контактный датчик обладает простотой, высокой надежностью, стабильностью реагирования на капли воды , а также он лишен недостатков которые- присущи вышеперечисленным датчикам.