stify"> Для виведення функції перетворення необхідно описати функції перетворення кожного вимірювального перетворювача, що знаходить в ланцюзі перетворення.
Так як розроблювальний датчик є приладом прямого перетворення, то його передавальна функція може бути представлена ??у вигляді:
,
де - чутливість датчика;
- чутливість пружного елемента;
- чутливість передавального механізму; п - чутливість протидіє пружини;
- чутливість бруківці вимірювального ланцюга;
-ізмеряемое тиск (інформативний параметр).
Відомо, що дана формула справедлива при лінійній залежності функцій перетворення всіх вимірювальних перетворювачів.
.1 Мембрана
Переміщення мембрани - це прогин характерних точок УЕ в напрямку, що задається напрямком дії навантаження (тиску).
Тиск діє на мембрану, вона переміщається на:
де P - вимірюється тиск; - зовнішній радіус мембрани; - товщина гофрування;
- безрозмірний параметр жорсткості;
F еф - ефективна площа мембрани; - модуль пружності матеріалу мембрани.
Сила, що розвивається мембранної
Таким чином функція перетворення сприймальним тиск мембрани має вигляд
. 2 передавальний механізм
Переміщення мембрани рухає шток, який у свою чергу повертає важіль і пов'язану з ним щітку навколо осі. Переміщення штока відповідно дорівнює:
,
де - передавальний коефіцієнт важільного механізму.
Тоді чутливість передавального механізму
.3 Протидіюча пружина
Силу, прикладену до пружини, розраховують виходячи з необхідного поджатия щітки.
Сила, прикладена до пружині
,
де?- Зміна поздовжніх розмірів;
D - середній діаметр витка;
n - число витків;
d - діаметр проволки;
G - модуль пружності.
Таким чином чутливість протидіє пружини
У процесі роботи частина тиску, що подається на мембрану, йде на поджатие пружини. Тому зусилля, що передається на потенціометр, буде визначатися як різниця між силою развиваемой мембраною і силою, що йде на поджатие пружини.
Тоді сила передається на потенціометр визначитися як
. 4 Потенціометр
Рис. 2. Схема реверсивного потенціометричного датчика
Функція перетворення потенціометра має вигляд:
:
%
4.5 Вимірювальна схема
Для забезпечення високої чутливості та отримання заданого вихідного сигналу (U вих=Uпит) будемо використовувати мостову схему з двома потенціометрами, тобто мостову схему з чотирма робочими плечима (рис. 3).
Рис. 3 Мостова схема з двома потенціометрами
(положення движка при вимірюванні тиску)
Так як розробляється датчик тиску і розрядження, то будемо використовувати реверсивні потенціометри. Вихідна напруга реверсивних датчиків змінює знак (полярність) при зміні знака вхідного сигналу. Вихідна напруга знімається з движка і середньої точки. При переході движка через середню точку вихідна напруга змінює свій знак (при живленні постійним струмом полярність змінюється на протилежну).
Таким чином при збільшенні тиску відбувається збільшення опору першого і четвертого плечей і зменшення опору другого і третього плечей.
При вимірюванні розрядження тиску відбувається збільшення опору другого і третього плечей і зменшення опору першого і четвертого плечей.
Залежність вихідного сигналу від відносної зміни опорів плечей мостової схеми:
При впливі вимірюваного параметра опору плечей будуть змінюватися:
Тоді
Тоді враховуючи, що
Тоді
Приймемо коефіцієнт симетрії k=1, тобто і рівними за абсолютною величиною відносні зміни опорів плечей а так само врахуємо, що? 1 і? 4 мають протилежні знаки відносно? 2 і? 3. Тоді
,,,
Відносна похибка нелінійності вимірювального ланцюга може бути визначена за формулою:
=0
Таким чином чутливість бруківці вимірювальної схеми:
Функція перетворення датчика:
,
отже, підставляючи отриманий вираз для в функцію перетворення датчика, отримуємо остаточний вид функції перетворення датчика:
5. Вибір і розрахунок перетворювача виду енергії
Потенціометри набули широкого поширення завдяки простій конструкції, малим габар...
