- •Содержание
- •Лабораторная работа №1
- •1.1.Цель работы
- •1.2. Краткая теоретическая часть
- •1.2.1. Назначение и типы манометрических датчиков давления
- •1.2.2. Потенциометрические датчики давления
- •Если принять
- •1.2.3. Индуктивные датчики давления
- •1.2.4. Погрешности датчиков давления.
- •1.3.Описание лабораторной установки
- •1.4. Порядок выполнения работы
- •1.5. Содержание отчета
- •2.3. Описание лабораторной установки
- •2.4. Задание
- •2.5. Порядок выполнения работы
- •2.6. Содержание отчета
- •3.3. Описание лабораторной установки
- •3.4. Задание
- •3.5. Порядок выполнения лабораторной работы
- •3.6. Содержание отчета
- •4.4. Задание
- •4.5 Порядок выполнения работы
- •4.6. Содержание отчета
- •4.7. Контрольные вопросы
1.2.2. Потенциометрические датчики давления
В таких датчиках используется потенциометрический преобразователь перемещений. Эта конструкция является унифицированной: при переходе от одного диапазона измерений к другому так выбирается толщина мембраны, что её максимальный прогиб не изменяется.
Рис. 1.1.Структурная схема прибора
Структурную схему ЭДМУ можно представить в виде семи звеньев. Первые четыре звена относятся к датчику; два последующих - к указателю, звено VII - источник питания.
Кинематическая схема датчика приведена на рис. 1.2.
Рис. 2. Потенциометрический датчик давления
1 – потенциометр; 2 – щетка; 3 – вилка; 4 – щеткодержатель; 5 – ось поводка;
6 – поводок; 7 – возвратная пружина; 8 – качалка; 9 – шток; 10, 13 – основания;
11 – мембрана; 12 – штуцер.
Упругий чувствительный элемент - мембрана - является первым звеном. Под действием разности давлений (P1-P2) центр мембраны перемещается на величину W. Статической характеристикой мембраны является зависимость
(1.1)
где C1 - коэффициент, учитывающий геометрические размеры и форму гофрировки мембраны;
EM - модуль упругости мембраны, н/м;
(P1- P2) - измеряемая разность давлений.
Звеном II является рычаг 8. Статическая характеристика звена II на рабочем участке может быть линейной и описана уравнением прямой
(1.2)
где СII - коэффициент пропорциональности, рад/м;
W – перемещение толкателя, м;
β - угол отклонения конца рычага 5, рад.
Звеном III датчика служит поводок 6 передаточно - множительного механизма. Статическая характеристика этого звена также может быть принята линейной и представлена в виде
(1.3)
где СIII - коэффициент пропорциональности звена III;
- угол отклонения рычага 6 со щеткой 2.
Звеном IV является потенциометрический преобразователь. Статической характеристикой звена является зависимость
(1.4)
где CIV - коэффициент пропорциональности звена;
RX - сопротивление участка потенциометрического преобразователя.
Общая статическая характеристика датчика, без учета сравнительно малой упругости спиральной пружины 7, имеет вид
(1.5)
Звено V - мостовая схема манометра (рис.1.3). Статическая характеристика звена
(1.6)
Рис. 1.3. Принципиальная схема манометра:
1-чувствительный элемент; 2-щетка; 3-магнит неподвижный; 4-магнит подвижный.
Если с целью симметрии мостовой схемы предположить R1=R2 , то статическую характеристику можно записать в виде
(1.7)
где r - сопротивление рамки.
Подставив в полученное выражение , в окончательном виде получим
(1.8)
VI звеном структурной схемы электромеханического манометра ЭДМУ является логометр с подвижным магнитом. Статической характеристикой логометра с подвижным магнитом является зависимость
(1.9)
где n1 и n2 - числа витков катушек;
k - коэффициент, учитывающий форму и размеры катушек;
- угол между катушками;
I1 и I2 - токи в катушках.
Общая статическая характеристика шести звеньев, найденная в результате решения системы уравнений, имеет вид сложной функции:
(1.10)
где - обобщенный коэффициент.
Функция не линейна, но при правильном выборе параметров электрической схемы и деталей механических звеньев удается получить шкалу манометра с практически равномерной градуировкой в рабочем диапазоне.
С целью компенсации температурных погрешностей, вызванных влиянием температуры окружающей среды на рамки логометра, сопротивление полудиагонали выполняется из двух сопротивлений R3 и R4, первое из которых - с положительным температурным коэффициентом, а второе - с нулевым температурным коэффициентом (например, манганиновое).
Выберем величину сопротивления полудиагонали из условия независимости отношения токов от температуры окружающей среды . Положим, что сопротивление рамки и полудиагонали R3 зависят от температуры окружающей среды:
(1.11)
где 1 и 2 - температурные коэффициенты сопротивлений;
R'30 - сумма сопротивлений медной и манганиновой катушки при нормальной температуре.
Подставляя эти выражения в статическую характеристику и считая, что остальные сопротивления не зависят от окружающей температуры, получим
(1.12)
где