ЛР4. Расчет потенциометрических преобразователей

• Название: Расчет потенциометрических преобразователей
• Дата: 08.02.2023
• Размер: 126.5 Kb.
• Имя файла: Л.Р.№4.doc
• Тип: Лабораторная работа; #925566

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«Основы автоматизации»

На тему: «Расчет потенциометрических преобразователей»

Вариант:11

Выполнил: Студент 3 курса Халиуллин А.И.

Проверил: Ассистент кафедры Н.Д.

Ибадуллаев И.А.

Нижневартовск, 2022

Рассмотрим методику расчета на следующем конкретном примере Исходные данные:

1. 
   Максимальное значение входной величины х_вхmax= α_вхmax=11+3=14°
   
2. 
   Коэффициент передачи датчика Кд = 1В/град. 3.Порог чувствительности Δα_min = 6′.
   
3. 
   Максимальная относительная погрешность δ_mах = 1 % .
   
4. 
   Диапазон изменения температуры окружающей среды 5. Δt = -50°C …+ 60°C
   

6. Радиус R₀ = 30 мм.

Рекомендуемая последовательность расчета:

1. Определение общей величины угла намотки катушки потенциометра

каркаса (где2α. Вычисление длины намотки катушки потенциометра𝑛 =ααγγ2-=α технологическая добавка к рабочей протяженности 3…в𝑥𝑚𝑎𝑥5◦). + αγ = 2 * 14 + 3 = 31◦

3𝑙^𝑛. Определение числа витков датчика⁼ 𝑎_𝑛³⁶⁰*𝐷₀^◦*π = 31◦ *³⁶⁰60*3,14 = 16 мм

4𝑛. Вычисление шага намотки= ^∆αα^{𝑚𝑖𝑛𝑛} = ⁰31^,1◦ = 310 витков

5𝑡. Определение диаметра провода в изоляции и без нее= 𝑙^𝑛𝑛= ³¹⁰13 = 0, 042 мм

𝑑 = 06𝑑,. Выбирается высота ^из042= 𝑡−−0,(0220, 012 мм. 0=, 015_{h ,} 0, 02толщина в и материал каркаса)мм мм,

(ℎв = 1 мм) В качестве материала каркаса для лучшего отвода= (0, 3 . 0, 6)𝑙^𝑛 = 4, 8 мм, ℎ = 4, 8в = 4, 8

тепла выбирается алюминий.

7. Определение средней длины lср одного витка обмотки

8𝑙ср. Вычисление длины провода обмотки= 2(ℎ + в) + π𝑑из = 2(1 + 4, 8) +𝑙обм3, 14 * 0, 02 = 11, 7 мм _{питания}9𝑙^обм. Определение минимально допустимого напряжения= 𝑙^ср * 𝑛 = 11, 7 * 310 = 3627 мм

10𝐾^δ. Вычисление допустимой величины тока = ^α𝑈^𝑛 ; 𝑈 = 𝑘^δ * α^𝑛 = 1 * 31 = 31В I_п,

протекающего по обмотке датчика

с металлическим каркасом; (где: 𝐼^𝑛 =j – 𝑗𝑆допустимая плотность тока (^пр = 𝑗 π*⁴𝑑² = 25j=45…50 *3,14⁴*0,02² А/= 0j=25…30 , 0079) для АПД сА/мм² ) _{для ПД} пластмассовым каркасом металлическим каркасом.керамическим каркасом и (– площадь поперечного сечения провода обмотки.j=15…20 А/мммм2 )2 для ПД с

11𝑆^пр. Определение необходимого сопротивления обмотки ПД,

о бмотки12𝑅^𝑛. Вычисление необходимого удельного сопротивления= ^𝐼𝑈^𝑛 = ^7,9*31¹⁰⁻³ = 3924 Ом = 3, 9 КОм

1 3ρ =. Выбор материала провода для обмотки Близким^𝑙𝑅^ср𝑛**^𝑛𝑆 = 3924^11,7*^*0³¹⁰,032 = 0, 03 Ом * мм2/м

удельным сопротивлением к полученному обладает константан с

ρудельного сопротивления от температуры).= 0₁₄, 44_{. Определение действительных значения} Ом * мм²/м (константен обладает малой зависимостью_и

Проверку на плотность тока производить нет𝑅^{𝑛 =} 4*^π𝑙_ср^**^𝑑𝑛²*ρ = 4*11^3,,¹⁴7*310^*0,02*10^{2 −3} * 0, 44 = ⁵⁰⁸²𝑅_𝑛 ^Ом𝑗

необходимости, так как выбран провод с удельным сопротивлением, превышающим расчетную величину.

1 516∆𝑈. Вычисление абсолютного значения. Определение потребного нагрузочного коэффициента= δ1001*𝑈 = 10031 = 0, 31В ∆𝑈 α = 0,50𝑈,25−𝑈*𝑈вых.н = 310,25*10*31−2 = 4 * 10−2

1 7. Вычисление минимально допустимой величины сопротивления нагрузки, которое может быть подсоединено к ПД, чтобыαδ=1 =𝑅𝑛1%

18𝑅н. Определение поверхности обмотки= ^𝑅𝑅нα^𝑛 = 4⁵⁰⁸²*10⁻² = 127050 Ом ≈ 127 КОм

𝑆обм =19. Вычисление действительного значения перегрева2𝑙(ℎ + в + 2π𝑑из) = 2 * 16(4, 8 + 1 + 6, 28 * 0, 02) ≈ 387, 25

обмотки в установившемся режиме

◦

движка о обмотку и

отсутствия коробления каркаса допускается превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды не более Θ_доп = 40 … 50°, где Θ_доп = Θ_об - Θ_ср; Θ_ср температура окружающей среды; Θ_об - температура обмотки.

Так как при расчете получено, что Θ_уст < Θ_доп никаких поправок в расчет вводить не требуется.

поправок в расчет вводить не требуется.

Следует иметь в виду, что температура контактирующих поверхностей не должна превышать 120-150°С. Это позволит исключить интенсивное окисление материалов обмотки и движка,

Далее выбирают материал движков потенциометров из условия обеспечения надежного, контакта при небольших контактных давлениях (1 г и менее) и малого износа. При разработке конструкции ПД необходимо ознакомиться с конструкциями известных датчиков, которые можно взять за прототип, изучить их достоинства и недостатки с точки зрения надежности и точности работы, технологичности и т.д.

Изучив данную тему, студент должен

• 
  знать отличительные характеристики
  

потенциометрических преобразователей;

• 
  уметь производить расчет потенциометрических преобразователей.
  

-

Для самооценки темы ответить на вопросы

1. 
   
   Что представляют собой потенциометрические преобразователи?
   

Ответ: Потенциометрический преобразователь - датчик, входным сигналом которого является перемещение контакта, а выходным - напряжение, которое снимается с этого контакта. Представляет из себя катушку индуктивности (как правило, выполненную в виде неподвижного элемента конструкции), на которую подается питающее напряжение и щетки, с которых и снимается выходной сигнал.

2. 
   
   Какое допускается превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды?
   

Ответ: допускается превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды не более 40 … 50°

3. 
   
   Из какого материала изготавливается каркас преобразователей?
   

Ответ: Каркас изготавливается из изоляционного материала (эбонита, текстолита, керамики и т.д.) или из металлов (например, алюминия) для отвода тепла.

Вывод: В ходе лабораторной работы, изучил характеристики потенциометрических преобразователей. Произвел расчет

потенциометрических преобразователей