3. Схемотехническое решение

3.1. Описание работы устройства. Рассмотрим принцип работы прибора на основе функциональной схемы АУТС.407212.008Э2.

Работает прибор следующим образом. В емкости 1 содержится дистилированная вода. Под действием силы тяжести жидкость, минуя клапан ( если он находится в открытом состоянии) попадает в каппиляр 4, где и происходит формирование капель. Сформированная порция жидкости попадает в межэлектродный промежуток датчика регистрации капель, который формирует импульс, представляющий собой скачок тока. Это связано с тем , что сопротивление электродами датчика резко уменьшается при попадании капли в межэлектродный промежуток.

Высокочувствительный ключ 9 открывается, замыкая тем самым информационный вход двоичного счетчика с предустановкой 11. Состояние двоичного счетчика уменьшается в зависимости от количества пришедших импульсов на информационный вход. Двоичный счетчик работает в режиме вычитания. Как только показание счетчика станет равным нулю, на выходе сумматора13 формируется логический “0” , который перебрасывает RS триггер15 в единичное состояние. Усилитель мощности 18 управляется сигналом инверсного выхода триггера, как только на нем установится “0” усилитель мощности отключается, соленоид электромагнитного привода7 обесточивается и клапан закрывается.

Схема электронного блока управления построена на основе программируемого двоичного счетчика 11. Начальная предустановка счетчика осуществляется с помощью задатчика 6 с отображением результата на индикаторе расхода 10. Как только начальная установка произведена, с помощью кнопки 12 ( запуск/ обнуление) микродозатор переводится в рабочее состояние, то есть производится дозирование.

3.2.Описание электромеханического блока устройства.Электромеханический блок- это исполнительная часть устройства.

Он включает в себя:

- емкость для воды;

- переходную муфту;

- клапан;

- электромагнитный привод клапана;

- каппиляр;

- датчик регистрации капель.

Все перечисленные выше составляющие крепятся на штативе рис.4.

Емкость для воды представляет собой резервуар малой емкости, который в своем объеме содетжит воду. Изготавливается из оргстекла. Толщина стенок 1,5 мм. Объем равен 5 мл. Объем емкости для воды увеличивать не целесообразно, так как для экспериментов требуются единичные дозы объемом £0,01 мл. Емкость для воды посредством резьбовой муфты соединяется с клапаном. Материал переходной муфты - полиэтилен.

Клапан использеутся конусообразный, то есть его рабочие поверхности выполнены в форме конуса. Корпус имеет цилиндрическую форму. Материал, из которого изготовлен клапан - “мягкая” бронза. На нижний торец клапана одевается каппиляр, представляющий собой трубку малого диаметра, изготовленную из нержавеющей стали. С помощью каппиляра происходит формирование порций жидкости- капель. Объем капель постоянен и зависит от диаметра, толщины стенок и формы торца каппилярного сосуда. С помощью сменных каппилярных сосудов с разными габаритными показателями можно менять единичный расход ( объем одной капли ).

В экспериментах использовались каппиляры с различными внутренними диаметрами. Объем одной капли варьировался в пределах от 0,006 мл до

0,025 мл. На каппилярный сосуд крепится датчик регистрации капель. Представляет собой два элктрода, разделенных между собой слоем диэлектрика. Одним электродом является каппиляр, другим - пластина, изготовленная из металла стойкого к коррозии. Датчик крепится на каппиляре с помощью пружинных зажимов.

Электромагнитный привод представляет собой втягивающий соленоид, который посредством рычага открывает и закрывает клапан.

3.3. Обоснование выбора элементной базы. Элементная база используемая при разработке микродозатора соответствует следующим условиям эксплуатации:

- диапазон температур - 45⁰...+85⁰С

- вибрации - 10...+600Гц с перегрузкой 7.5 g.

Данные параметры соответствуют условиям окружающей среды.

В микродозаторе используются микросхемы ТТЛ-логики серии

К 155. Эта серия характерезуется средним быстродействием (время задержки распределения 10 нс); средней энергией потребления (Р_ном=10 мВт), средним уровнем интеграции. Напряжения питания 5В±10%. Входные и выходные логические уровни совместимы. Перечисленные характеристики 155 - серии оправдывают ееприменение в данном устройстве.

Транзисторы представленны следующими марками:

КТ315А- кремниевый структуры п-р-п , маломощный, универсальный . Предназначен для применения в усилителях и генераторах. Коффициент усиления h₂₁=50...350, мощность рассеивания - Р_рас=150мВт.

КТ361Б - маломощный высокочастотный кремниевый структуры

р-п-р универсальный . Коэффициет усиления h₂₁=50...300, мощность рассеивания - Р_рас=150мВт.

КТ815А - кремниевый структуры п-р-п средней мощности. Предусматривается установка транзистора на радиатор. Коэффициет усиления h₂₁=40, мощность рассеивания - Р_рас=10Вт.

Выбор перечисленных транзисторов обусловлен низкими массо-габаритными показателями, приемлемыми для данной схемы коэффициентами усиления и соответсвующей мощностью.

В устройстве используются конденсаторы типа К50 .

К50 - полярный оксидный объемнопористый , предназначен для работы в цепях постоянного и импульсного тока. Конструктивно оформлен в цилиндрическом металлическом корпусе.

Резисторы используются общего назначения МЛТ - 0.125

ГОСТ - 7113-77.

В микродозаторе используется трансформатор ТА30 выбранный в соответсвии с мощность потребляемой устройством исходя из общего анализа схемы.

Индикатор используется АЛС 324. Обладает малыми массогабаритными показателями и небольшим током потребления.

В устройстве применены широкораспространенные светодиоды общего назначения АЛ307.

Все вышеперечисленные радиоэлементы соответствуют электрическим параметрам схемы, а также условиям эксплуатации.