Министерство общего и профессионального
образования РФ
Владимирский Государственный Университет
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО ТЕМЕ:
«Разработка датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью.»
Выполнил:
Студентка гр МиС-296
Зайцева Т.А
Принял:
Мищенко З.В.
Содержание:
I. Разработка технического задания.
1.1. Назначение.
1.2. Условия эксплуатации.
1.3. Механические воздействия.
1.4. Эксплутационные требования.
II. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ датчик перемещения с изменяющейся индуктивностью.
III. ПРИНЦЫП ДЕЙСТВИЯ датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью.
IV. Расчет основных конструктивных элементов
V. Оценка метрологических характеристик.
5.1. Отнасительная погрешность.
5.2. Относительная чувствительность.
5.3. Определяем диапазон измерений.
VI. Расчет основных конструктивных элементов в MatCad.
Список литературы:
I. Разработка технического задания.
1.1. Назначение.
Датчик перемещения с изменяющейся индуктивностью предназначен для преобразования линейного перемещения в изменение индуктивности его обмоток.
1.2. Условия эксплуатации.
Климатические условия в рабочих условиях должны соответствовать ГОСТ 22261 или таблица № 1
Таблица №1
| Влияющие величины | Нормальное значение | Допустимое значение |
| Температура окружающей среды,°C | 20-25 | 2 |
| Атмосферное давление, кПа | 84-106,7 | - |
| Относительная влажность,% | 30-80 | - |
| Внешние магнитное поле | Практически отсутствует | Магнитное поле Земли |
| Напряжение питающей сети переменного тока, В | По ГОСТ21128 | ±10% |
| Частота питающей сети, Гц | 50 400 |
±0,5 ±10 |
Во время эксплуатации, датчик должен находится в обогреваемом и охлаждаемом помещение без непосредственного воздействия осадков, песка, пыли.
1.3. Механические воздействия.
Датчик перемещения с изменяющейся индуктивностью, во время работы должен быть устойчивым и прочным к воздействию однократных и многократных механических ударов.
Данные датчики должны сохранять свои характеристики при воздействии постоянных магнитных полей сетевой частоты с напряженностью до 400А/м.
1.4. Эксплутационные требования.
Безопасность эксплуатации датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью должна обеспечиваться:
1)прочностью установленной в стандартах,
2)изоляцией электрических цепей,
3)надежным креплением при монтаже на объекте.
II. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ датчик перемещения с изменяющейся индуктивностью.
Для получения выходного сигнала, индуктивный датчик должен быть включен в электрическую схему.
III. ПРИНЦЫП ДЕЙСТВИЯ датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью.
Действие датчика основано на преобразование линейного перемещения в изменение индуктивности его обмоток путем воздействия на подвижный элемент магнитной системы - якорь(1).Обмотки(2) датчика включены в фазочувствительный мост с выпрямителем, собранный по кольцевой схеме .(Рисунок 1)
 |
||
 |
||
 |
||
 |
Принцип действия индуктивного датчика основан на изменении
индуктивной системы под воздействием входной величены. Индуктивность электромагнитной системы L определяется отношением потока сцепления к вызвавшему их I.
 |
В индуктивных датчиках изменяющимся параметром цепи является индуктивное сопротивление
 |
частота переменного токаLx- индуктивность датчика, изменяющаяся при перемещение подвижной системы датчика.
Эти системы применяются лишь на переменном токе, величина которого будет изменяться при изменении
 |
 |
Индуктивность дроселя при ненасыщенном магнитопроводе может быть выраженна следующей формулой
Где w-число витков обмотки дросселя,
Rm-магнитное сопротивление сердечника и якоря,
-длинна воздушного зазора,
Sb- площадь поперечного сечения воздушного зазора.
 |
ля тока и тангенса угла сдвига фаз в цепи нагрузки имеем:
 |
где R-активное сопротивление обмотки дросселя
 |
Zн - полное сопротивление нагрузки
Таким образом, при изменении длинны или площади поперечного сечения Sb воздушного зазора будет изменяться величина тока и угол сдвига фаз между векторами напряжения и тока.
Для определения пределов изменения тока в цепи нагрузки для магнитных систем при различных положениях якоря можно поступить следующим образом: амплитуда тока в цепи нагрузки Zн,
 |
С другой стороны , где значение магнитного потока 
может быть выражено через магнитную индукцию B как
таким образом,
При определение магнитного потока
формула для индуктивности
имеет следующий вид:
или
 |
Подставляя Im и умножая на ,находим:
 |
Наконец из выражения:
 |
Где Lc-средняя длинна магнитной силовой линии в сердечнике,
Sc-площадь поперечного сечения сердечника
Lяк- длинна пути магнитного потока в якоре
Sяк-площадь поперечного сечения якоря
-магнитная проницаемость для сердечника при значении магнитной индукции Bm1
- 
магнитная проницаемость для якоря при значении магнитной индукции в якоре Bm2
Далее имеем
Задаваясь значением Lx по формуле №1 определяется величина Bm и соответствующие ей значения , а затем по формуле №2
Либо в зависимости оттого,какая из этих величин изменяется при работе датчика.
IV. Расчет основных конструктивных элементов
Дано:
b1=0.01м
b=0.015м
а=0,01м
а1=а/2=0,005м
с=0,01м
=0,0005м
Определить индуктивность датчика
 |
 |
Где
 |
Значение -магнитной проницаемости в магнитопроводе- зависит от велечены индукции B.
B=(0.3-0.5)----B=0.3
-индукция в якоре
Индукция в якоре Bmяк=0,6 соответствует =4340
Таким образом:
и следовательно при
 |
 |
Если ,то число витков определяется как:
Где q-площадь поперечного сечения провода ,а f-коэффициент заполнения.
Следовательно:
Для провода ПЭ ,а выберем тогда:
 |
а
Для получения зависимости индуктивности датчика от величины воздушного зазора, может быть использовано следующие выражение:
 |
Собственный коэффецент размагничивания
 |
 |
 |
 |
Наименьшая величина магнитопровода:
Определим наименьшую величину измерительного зазора:
 |
 |
Где ,
Так как а тогда:
V. Оценка метрологических характеристик.
5.1. Отнасительная погрешность.
 |
Пусть
а ,тогда
5.2. Относительная чувствительность.
5.3. Определяем диапазон измерений.
 |
VI. Расчет основных конструктивных элементов в MatCad.
Список литературы:
29-04-2015, 04:11