Короткі теоретичні відомості

Практична робота №1

Тема: "Потенціометричні датчики"

Мета роботи:Розрахувати потенціометричний датчик.

Потенціометричний датчик є реостатом, включеним по схемі потенціометра. Потенціометричний датчик перетворює механічні переміщення в зміну опору реостата. Розрахунок потенціометра зводиться до розрахунку опорів: визначаються розміри каркаса для намотування, діаметр дроту обмотки, кількість витків, крок намотування.

1) Робоча довжина каркаса:

Короткі теоретичні відомості - student2.ru

(1.1)

де L – робоча довжина каскаду (мм);

a – кут повороту;

D – середній діаметр каркаса (мм).

2) Мінімальне число витків:

(1.2)

де n – мінімальне число витків, % (витків);

d_р – роздільна здатність.

3) Крок намотування:

(1.3)

де t – крок намотування (мм).

4) Діаметр дроту з ізоляцією:

(1.4)

де d_І – діаметр дроту з ізоляцією (мм).

5) Коефіцієнт навантаження:

(1.5)

де b – коефіцієнт навантаження;

d_max – максимальна похибка.

6) Опір потенціометра:

(1.6)

де R – опір потенціометра (Ом).

7) Висота каркаса:

(1.7)

де Н – висота каркаса (мм);

r – питомий опір (Ом×м);

b – товщина каркаса (мм).

Приклад розрахунку

Початкові дані:

Rн = 4400 Ом;

d_max = 2,5 %;

D = 45 мм;

a = 330;

b = 2 мм;

d_р = 0,25 %;

r = 0,49 * 10^-6 Ом×м.

Вирішення:

1) L = 330 * 45 * 3,14 / 360 = 129,5 (мм);

2) n = 100 / 0,25 = 400 (витків);

3) t = 129,5 / 400 = 0,324 (мм);

4) d_І = 0,324 – 0,015 = 0,309 (мм) (з урахуванням ізоляції);

5) Вибираємо d » 0,3 (мм) = 0,3 * 10^-3 (м);

6) b = (1 – 0,025) / (4 * 0,025) = 9,75;

7) R = 4400 / 9,75 = 451,3 (Ом);

8) H = {[3,14 * 451,3 * (0,3 * 10^-3)²] / (8 * 0,49 * 10^-6 * 400)} – 0,002 =

= 0,0793 (м) = 79,3 (мм).

Завдання

Розрахувати параметри потенціометра. Початкові дані для розрахунку узяти з таблиці 1.1, згідно варіанту.

Таблиця 1.1 – Початкові дані для розрахунку параметрів потенціометра

№ варіанту	R_Н (Ом)	d_max (%)	D (мм)	a	B (мм)	d_р (%)	r × 10^-6 (Ом×м)
		2,0			1,8	0,2	0,49
		3,0			2,5	0,2	0,42
		2,7			1,5	0,23	0,49
		2,3			2,3	0,25	0,42
		2,1			2,0	0,21	0,42

Провести розрахунок

L = ____

_______

n = ____

_______

t = ____

_______

d_І = ___________________________________________________________________

_______

b = ____

_______

R = ____

_______

H = ____

_______

Результати розрахунку звести в таблицю 1.2.

Таблиця 1.2 – Результати розрахунку

L (мм)	n (витків)	t (мм)	d_І (мм)	b	R (Ом)	Н (мм)

Практична робота №2

Тема "Індуктивні датчики"

Мета роботи: Визначити індуктивність датчика.

Короткі теоретичні відомості

Індуктивні датчики перетворюють механічне переміщення в зміну параметрів магнітного і електричного ланцюгів. Принцип дії індуктивних датчиків заснований на зміні індуктивності L або взаємоіндуктивності M обмотки з сердечником внаслідок зміни магнітного опору R_М магнітного ланцюга, до якого входить сердечник.

1) Послідовність перетворень:

F ® d_В ® R_М ® L ® X_L ® Z ® I,

де F – зусилля;

d_В – довжина повітряного зазора;

R_М – магнітний опір;

L – індуктивність;

X_L – індуктивний опір;

Z – повний опір;

I – струм.

2) Індуктивність датчика обчислюється по формулі:

(2.1)

де L – індуктивність датчика (Гн);

d_В – довжина повітряного зазора (м);

n – число витків;

S_М – площа поперечного перетину магнітопровода (м²).

Приклад розрахунку

Початкові дані:

d_В1 = 0,4 мм = 0,0004 м;

d_В2 = 0,6 мм = 0,0006 м;

d_В3 = 0,8 мм = 0,0008 м;

S_М = 40 мм² = 0,00004 м²;

n = 16000 витків.

Вирішення:

Короткі теоретичні відомості - student2.ru (Гн);

Побудуємо графік L = f(d_В)

L (Гн)

d_В (мм)

Завдання

Визначити індуктивність датчика залежно від довжини повітряного зазора.

Початкові дані для розрахунку взяти з таблиці 2.1, згідно варіанту.

Таблиця 2.1 – Початкові дані для визначення індуктивності датчика

№ варіанту	d_В1 (мм)	d_В2 (мм)	d_В3 (мм)	S_М (мм²)	n
	0,3	0,5	0,7
	0,4	0,6	0,8
	0,3	0,5	0,7
	0,4	0,6	0,8
	0,5	0,7	0,9

Провести розрахунок

L1 = ___________________________________________________________________

_______

L2 = ___________________________________________________________________

_______

L3 = ___________________________________________________________________

_______

Результати розрахунку звести в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2 – Результати розрахунку

L₁ (Гн)	L₂ (Гн)	L₃ (Гн)

Побудувати графік L = f(d_В).

Практична робота №3

Тема: "Термоелектричні датчики"

Мета роботи: Визначити параметри термоелектричного датчика.

Короткі теоретичні відомості

Термоелектричний датчик – датчик генераторного типу. Термоелектричний датчик є ланцюгом, що складається з двох різнорідних металів. Провідники називаються термоелектродами, стики провідників – спаями, а ЕРС, що виникає при нагріві спаю – термо-ЕРС. Спай, температура якого підтримується постійною, називається холодним, а спай, що знаходиться в контакті з середовищем, температура якого вимірюється, – гарячим. По величині термо-ЕРС можна судити про різницю температур гарячого і холодного спаїв, і якщо відома температура холодного спаю, то можна визначити температуру гарячого спаю.

1) Величина термо–ЕРС: