Короткі теоретичні відомості. Датчик кутових переміщень має вигляд:

Датчик кутових переміщень має вигляд:

1 – Рухома пластина 2 – Вал 3 – Нерухома пластина

Рис. 4.1 – Датчик кутових переміщень

1) Максимальна ємність датчика при a = 180° дорівнює:

.

(4.1)

Формула (4.1) справедлива, якщо кути, створені сторонами пластин (рухомих і нерухомих окремо) дорівнюють 180°. З цієї формули можна знайти загальну кількість рухомих і нерухомих пластин (отриману кількість слід округлити до цілого числа):

.

(4.2)

2) Чутливість датчика визначаємо по формулі:

.

(4.3)

Приклад розрахунку

Початкові дані:

• максимальна площа взаємодії пластин – S_max = 15 см²;

• максимальна ємність датчика – С_maх = 400 пФ;

• відстань між пластинами d = 0,8 мм;

• діелектрична проникність e_Д = 1 (діелектрик – повітря).

Визначити загальну кількість пластин і чутливість датчика.

Вирішення:

= 22; = 1,945 пФ/°.

Завдання

Визначити загальну кількість пластин і чутливість ємнісного датчика, якщо задані площа взаємодії між рухомою і однією з нерухомих пластин, максимальна ємність, а також відстань між пластинами (діелектрик – повітря). Початкові дані для розрахунку узяти з таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 – Початкові дані

№ варіанту	Smax (см2)	Cmax (пФ)	d (мм)
			0,5
			0,6
			0,4
			0,8
			0,6

Провести розрахунок

n = ____

dS = ___________________________________________________________________

Результати розрахунку звести в таблицю 4.2.

Таблиця 4.2 – Результати розрахунку

n (шт)	dS (пФ/°)

Практична робота № 5

Тема: "П'єзоелектричні датчики"

Мета роботи: Визначити параметри п’єзоелектричного датчика.

Короткі теоретичні відомості

П’єзоелектричні датчики відносяться до датчиків генераторного типу, в яких вхідною величиною є сила, а вихідною – кількість електрики. Робота п’єзоелектричного датчика заснована на п’єзоефекті, суть якого полягає в тому, що на гранях деяких кристалів при їх стисненні або розтягуванні з’являються електричні заряди.

1) Величина заряду:

,

(5.1)

де К₀ – п’єзоелектрична постійна (модуль) (Кл/Н);

F_Х – зусилля, направлене уздовж електричної осі (Н).

2) Ємність однієї пластини:

,

(5.2)

де С – ємність однієї пластини (пФ);

- відносна діелектрична проникність;

D – діаметр пластини (диска);

а і b – сторони пластини (прямокутника);

d – товщина пластини.

3) Напруга між обкладинами:

,

(5.3)

де С_ВХ – ємність ланцюга, що виміряється (пФ);

n – кількість пластин.

4) Чутливість датчика:

,

(5.4)

де dS – чутливість датчика (В/Н).

Приклад розрахунку

Початкові дані:

матеріал – кварц;

e_r = 4,5 * 10^-11,

K₀ = 2,5 * 10^-12 Кл/Н;

D = 1 см = 0,01 м;

d = 1 мм = 0,001 м;

F_Х = 15 Н;

C_ВХ = 17 пФ;

n = 1.

Вирішення:

1) q_Х = 2,5 * 10^-12 * 15 = 37,5 * 10^-12 (Кл);

2) пФ;

3) В;

4) dS = 1,9/15 = 0,12 В/Н.

Завдання

Визначити параметри п’єзоелектричного датчика, виконаного у вигляді прямокутника (диска) із сторонами а і b (діаметр D), завтовшки d, з паралельно сполученими пластинами в кількості n штук. Початкові дані узяти з таблиці 5.1, згідно варіанту.

Таблиця 5.1 – Початкові дані для визначення параметрів

п’єзоелектричного датчика

№ варіанту	Матеріал	* 10-11	K0 * 10-12 Кл/Н	а´b (см2) D (см)	d (мм)	FХ (Н)	СВХ (пФ)	n (шт)
	кварц	4,5	2,7	D = 1			16,8
	сегнетова сіль			2 ´ 1			13,1
	кварц	4,5	2,7	1 ´ 1
	титанат барія			2 ´ 2
	титанат барія			D = 1

Провести розрахунок

q_Х = ___________________________________________________________________

_______

C₀ = ___________________________________________________________________

_______

U = ___________________________________________________________________

_______

dS = ___________________________________________________________________

_______

Результати розрахунку звести в таблицю 5.2.

Таблиця 5.2 – Результати розрахунку

qХ, Кл/Н	С0, пФ	U, В	dS, В/Н

Практична робота № 6

Тема: "Електромагнітні реле постійного і змінного струму"

Мета роботи: Розрахувати параметри електромагнітного реле.