ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

Лабораторная работа

Исследование емкостного преобразователя угла поворота и резистивного преобразователя.

1) Цель работы: ознакомится с работой преобразователя угла поворота, приобрести способности градуировки, найти погрешность.

Программка работы

· Выписать данные из справочника конденсатора, выданным педагогом.

· Найти полный угол поворота переменного конденсатора.

· Разбить спектр конфигурации угла φ на 10 равных частей.

· При помощи измерительного прибора снять зависимость С=f ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.(φ) и найти погрешность.

· Полагая, что конденсатор находится в измерительном мосту, высчитать конфигурации выходного сигнала моста для приобретенных значений, также предложить схему компенсации реактивной составляющей для балансировки моста.

· Полагая, что конденсатор включен в цепь ПОС генератора с L=1мГн,высчитать предел конфигурации частоты и выстроить график f=f(φ).

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

МКОСТНЫЕ ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Устройства, содержащие более 2-ух поверхностей, меж которыми действует электронное поле, именуются электростатическими (ЭС) преобразователями. Электронное поле создается снаружи приложенным напряжением либо появляется при действии на вход преобразователя измерительного сигнала.

Преобразователи, в каких электронное поле создается приложенным напряжением, составляют группу емкостных преобразователей. Главным элементом в этих преобразователях ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. является конденсатор переменной емкости, изменяемой входным измерительным сигналом.

Рис. 1 Электростатический преобразователь

Датчик ёмкостной угла поворота. Вид общий.

Рис 2. 1,2,3,4 - полуцилиндрические секторные пластинки; 5 – сегнетоплёнка; 6 – цилиндрический ротор; 7 – электронные выводы.

Принцип деяния.

В положении, обозначенном на чертеже (см. рис.2), полосы электростатической индукции, исходящие из ротора 6, наводят на внутренней поверхности пластинки 3 отрицательный заряд, а на наружной - положительный. Дальше ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. полосы электростатической индукции проходят через сегнетопленку 5, расползаются по пластинам 1 и 2 и через пластинку 4 ворачиваются в ротор 6. Диэлектрическая проницаемость сегнетопленки 5 будет при всем этом малой, малой будет и емкость всего датчика меж выводами 7. При повороте ротора 6 на 90° поток линий электростатической индукции сходу разводится и замыкается через пластинки 3 и 4. Емкость ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. датчикабудет малой. Датчик может быть включен в всякую измерительную схему - потенциометрическую, мостовую, генераторную и т.д.

Емкостные датчики можно поделить на две главные группы - датчики параметрические (недифференциальные) и датчики дифференциальные.

В схемах с параметрическими датчиками происходит преобразование входной неэлектрической величины (угла поворота оси ротора датчика) в электронную ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. выходную величину (частоту, ток, напряжение), функционально за­висящую от входной величины.

В схемах с дифференциальными датчиками, включенными в следящие системы, с датчика снимается только сигнал рассогласования, который становится равным нулю в установившемся состоянии следящей системы.

Примером параметрического емкостного датчика может служить переменная емкость, включенная в контур лампового генератора (рис. 3) . Тут ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. при измене­нии угла поворота оси ротора меняется емкость датчика и изменяется частота генератора, являющаяся выходной величиной.

Рис. 3 Емкостной датчик, включенный в контур с генератором

Рис 4. Емкостной датчик, включенный в цепь переменного тока

На рис. 4 приведен другой пример использования параметрического датчика. В данном случае с конфигурацией значения емкости С изменяется ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. ток через нее, а как следует, и напряжение на выходе системы, падающее на сопротивле­нии нагрузки R , которое и является выходной величиной.

Подобные системы являются разомкнутыми системами регулирования. Главным недочетом этих схем являет­ся зависимость значения выходной величины от параме­тров источника питания датчика, усилителя и других эле­ментов схемы, также ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. от наружных критерий. По правде, стоит поменяться напряжению либо частоте генератора, пи­тающего датчик (рис. 4), как напряжение, частота и фаза, являющиеся выходными величинами и снимаемые с сопро­тивления R , также поменяются.

От этих недочетов свободны схемы с дифференциаль­ными емкостными датчиками, включенными в замкнутую систему автоматического регулирования. В ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. этих схемах выходной величиной является угол поворота оси отраба­тывающего мотора либо другой оси, связанной с нею че­рез редуктор. Одной из главных черт таковой системы является чувствительность, показывающая, при каком наименьшем отклонении чувствительного элемента система отработки приходит в действие. Наружные причины - напряжение питания, температура окружающей сре­ды и т ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.. п. - оказывают влияние только на чувствительность системы; на точность системы они могут оказывать влияние только в той измеряй, в какой она связана с чувствительностью.

Это означает, что схемы с емкостными дифференциальными датчиками, так же как и любые мостовые нулевые схе­мы с линейными относительно частоты и напряжения сопротивлениями в ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. плечах, предъявляют существенно наименьшие требования к стабильности источника питания.

ОБЛАСТЬ Внедрения

Конструктивные схемы емкостных преобразователей производятся разных вариантах зависимо от области внедрения (Рис. 5) При измерении уровней водянистых и сыпучих тел находят применение цилиндрические либо плоские конденсаторы (см. Рис. 5,а), емкость которых характеризуется уровнем х и находится в зависимости от диэлектрических проницаемостей ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. воды , изоляции и воздуха .

Рис. 5 Схемы устройства емкостных преобразователей

Для измерения толщины х ленты 3 из диэлектрика с (см. Рис. 5, б) ее протягивают меж электродами 1 и 2, расстояние межу которыми . Емкость конденсатора будет C=s/[( -x)/ +x/ , где -диэлектрическая проницаемость воздуха.

Для измерения малых перемещений (до единиц микрометров), также четкого ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. измерения быстроменяющихся сил и давлений используются дифференциальные емкостные преобразователи с переменным зазором (Рис. 5,в). Средний электрод конденсатора укреплен на упругом элементе (мембране, упругой пластинке, растяжках) меж недвижными электродами 1 и 2.

Рассматриваемая схема может быть применена в устройствах уравновешивания. Для этого усиленный сигнал с конденсатора после фазочувствительного детектирования может быть подан ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. на обкладки 1 и 2, вследствие чего на средний электрод будет действовать электростатическая сила, уравновешивающая измеряе­мую силу. На Рис. 5, г и д показаны схемы устройства емкостных преобразователей с переменной площадью. В схеме на Рис. 5, г диэлектрик 1 перемещается по стрелке, а в схеме на Рис. 5, д один из электродов 2 агрессивно связан с ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. валом и совершает угловые перемещения относительно недвижного электрода 1.

Вероятные области внедрения датчиков (в том числе и емкостных) очень многообразны, можно выделить только отдельные сферы:

* промышленная техника измерения и регулирования,

* робототехника,

* автопромышленность,

* домашняя техника,

* мед техника.

Применимость того либо другого датчика в этих сферах определяется сначала отношением стоимость ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА./эф­фективность. При промышленном применении опре­деляющим фактором является погрешность, которая при регулировании процессов должна составлять 1...2%, а для задач контроля - 2...3%. В этих слу­чаях цены датчиков превосходят 100 германских марок ФРГ. Для особых применений в области робо­тотехники и мед техники цены датчиков мо­гут достигать даже уровня 10...100 тыс. германских ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. ма­рок ФРГ. Благодаря внедрению новых технологий производства (высоковакуумное напыление, распыле­ние, хим осаждение из газовой фазы, фотоли­тография и т. д.) и новых материалов безпрерывно расширяются сферы внедрения датчиков, недоступ­ные ранее из-за их высочайшей цены.


ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ Опыта.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ.

· Найти у конденсатора, выданного ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. педагогом полный угол поворота.

· Подключить к конденсатору измерительное устройство. Выстроить снятую зависимость С=f(φ).

Определим погрешность δ= .

· Высчитать изменение выходного сигнала при включении конденсатора в измерительный мост. При баланса моста Uвых=0, f=100мГц,С1=Сmin,R1=R2=1кОм.

Найти выходное напряжение по закону Кирхгофа

Uвых=I1*R2-I2*Xmin

Xcnmax=

Xcnmin=

Найдём I1,I ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.2 при Uвх=5в

I1= ; I2=

· Схема для компенсации резистивной составляющей

Uвых=I1*R2-I1*Xmax

· Высчитать предел конфигурации частоты полагая, что емкость включена в ПОС генератора с L=1мГн и выстроить зависимость f=f(φ)

· Сделать выводы по проделанной работе.

2)Цель работы: ознакомиться с работой резистивных датчиков угла поворота, приобрести способности их градуировки ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА., найти чувствительность резисторных датчиков.

Программка работы:

1. Ознакомиться с методикой градуировки датчиков

2. Для выданных педагогом резистивных датчиков выписать справочные данные.

3. Разбить спектр перемещения на 10 частей зависимо от вида датчика и снять зависимость R=f(L).

4. Выстроить зависимость R=f(L)

5. Найти зависимость входного напряжения от перемещения L.

а) Для потенциометрического включения резистивного ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. преобразователя.

б) Для реостатного включения резистивного преобразователя.

6. Сопоставить с теоретическими графиками.

7. Сделать выводы

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

Переменный резистор— электронный аппарат, служащий для регулировки и получения требуемой величины сопротивления. Обычно, состоит из проводящего элемента с устройством регулирования электронного сопротивления. Изменение сопротивления может осуществляться как плавненько, так и ступенчато.

Конфигурацией ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. сопротивления цепи, в которую включен реостат, может быть достигнуть конфигурации величины тока либо напряжения. По мере надобности конфигурации тока либо напряжения в маленьких границах реостат включают в цепь поочередно. Для получения значений тока и напряжения от нуля до наибольшего значения применяется потенциометрическое включение реостата, являющего в этом случае регулируемым делителем напряжения.

Резистивные ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. датчики угла поворота- принципе, хоть какой переменный резистор является таким датчиком по определению. Нормируется только функция угла, линейная либо экспоненциальная. Не считая того, есть

прецизионные резистивные датчики угла поворота с разрешением лучше угловой минутки.

Датчики перемещения реостатного типа представляют собой регулируемые омические сопротивления особых выполнений. В отличие ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. от обыденных регулировочных реостатов к датчикам предъявляется требование — наличие определенной, конкретной зависимости меж величиной сопротивления и перемещением.

Сопротивление проводника можно найти по последующей формуле:

R=ρl/S (1)

где ρ – удельное сопротивление материала проводника;

l – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения проводника.

Из формулы (1) следует, что для конфигурации сопротивления нужно поменять ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. площадь либо длину проводника. Легче всего изменять длину. Простым методом конфигурации сопротивления резистора за счет конфигурации длины проводника, является, перемещение отвода (скользящего контакта). Реостатные датчики (потенциометры) производятся с продольным либо радиальным перемещением. При приложении к ползунку усилия либо вращающего момента его продольное либо угловое перемещение преобразуется в изменение сопротивления ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. и дальше в изменение снимаемого с реостата напряжения либо протекающего тока. Потому что длина проводника стоит в числителе, то зависимость сопротивления будет подчиняться линейному закону. Выходная величина, напряжение на резисторе, тоже будет изменяться линейно.

Нередко используют измерительные потенциометры, изменение сопротивления которых связано нелинейной зависимостью с перемещением ползунка. Эти многофункциональные потенциометры могут ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. иметь квадратичную, синусоидальную либо другую, отвечающую особым требованиям, характеристику.

Для обеспечения малой оборотной реакции нужные для перемещения ползунка силы либо моменты должны быть малы, что удачно достигается в прецизионных потенциометрах. Есть конструкции реостатных датчиков, в каких момент, нужный для перемещения ползунка, равен 4 мН-см, что позволяет почти всегда пренебречь ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. оборотной реакцией.

Огромное значение имеет разрешающая способность чувствительного элемента, определяемая конфигурацией сопротивления меж 2-мя примыкающими витками обмотки.

а) реостатный датчик линейных перемещений;

б) реостатный датчик угловых перемещений.

Погрешность реостатных датчиков определяются:

-ступенчатостью конфигурации сопротивления;

-изменением сопротивления от температуры;

-изменением параметров материала; это явление приметно в полупроводниковых датчиках, где погрешность может ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. достигать 1—2%;

-отклонением фактической свойства от расчетной. Нелинейность свойства лежит в границах 0,1—3%. При специальной намотке она может быть снижена до 0,01%.

В датчиках с ртутным контактом имеет место дополнительная погрешность 0,5—1% за счет явления поверхностного натяжения.

Преимуществами реостатных датчиков является: простота конструкции, дешевизна, большая чувствительность и выходная мощность, малые ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. погрешности нелинейности; высочайшее разрешение; применимость в вычислительных устройствах.

На характеристику преобразования Y(X) реального датчика могут оказывать влияние разные наружные причины (напряжение питания измерительной цепи, подключение нагрузки, изменение температуры среды и т.д.). В итоге настоящая черта Y(X) отличается от свойства преобразования, соответственной номинальным режимам работы датчика, и которую можно ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. рассматривать как некую безупречную характеристику преобразования. Отклонение реальной свойства преобразования от

безупречной представляет собой погрешность преобразования (измерения).

Различают абсолютную погрешность (ΔY), выражаемую в единицах выходной величины Y, и относительную погрешность (δ), которую обычно определяют как отношение абсолютной погрешности к разности предельных значений выходной величины и

выражают в толиках единицы либо в процентах:

где ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. Y - фактическое значение выходной величины датчика, соответственное реальной характеристике преобразования; Yн - значение выходной величины, определяемое по безупречной характеристике преобразования при том же значении X; Yмакси Yмин - наибольшее и малое значения выходного сигнала датчика (измерительной цепи).

Недочеты:

маленький срок службы и малая надежность, связанные с истиранием скользящего контакта, существенное измерительное усилие ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА..


poryadok-predostavleniya-fotografij-na-konkurs.html
poryadok-predostavleniya-i-ispolzovaniya-sredstv-finansirovaniya.html
poryadok-predostavleniya-i-rassmotrenie-konkursnih-rabot.html