Ємносний давач тиску

Одеський національний політехнічний університет

Кафедра металорізальних верстатів, метрології  та сертифікації

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни: "Сенсори для вимірювальних  лабораторій"

На тему: «Ємносний давач тиску»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студентки 3 курсу, МФ-101 групи

Токаренко Ірини

Напряму підготовки: 6.051002

Спеціальності: метрологія,

сертифікація та стандартизація

Керівник: Костенко В.Л.

Національна шкала:_________

Кількість балів:_____________

Оцінка ECTS:______________

 

 

 

м. Одеса-2012 р.

 

ВСТУП

 

За останні роки в техніці виміру і регулювання параметрів різних процесів все більш і більш зростає роль галузі виготовлення і вживання датчиків. Ця галузь, постійно розвиваючись, служить основою створення всіляких варіантів систем автоматичного регулювання.

Такий розвиток обумовлений перш за все гігантським прогресом мікроелектроніки. Широкий спектр вживань МІКРО-ЕОМ в побутовій техніці, автомобілебудуванні і інших областях промисловості все більшою мірою вимагає недорогих датчиків, що випускаються крупними серіями. Як наслідок цього з'являються нові інтересниє і в той же час недорогі пристрої на датчиках.

Постійне вдосконалення автомобілів є найважливішим чинником в розвитку економіки нашої країни. Сучасний автомобіль складається з великої кількості механічних вузлів, які досить досконалі. Тому останнім часом намітилася тенденція до ускладнення і розвитку електричного і електронного устаткування автомобілів, вартість якого в сучасних вантажних автомобілях частенько перевищує 30% від загальної вартості.

Однією з найважливіших проблем сучасного автотранспортного підприємства є швидке і якісне виявлення несправностей в автомобілів. При експлуатації автомобіля можуть виникати приховані несправності зовні не чим себе що не проявляють, але, будучи непоміченими, вони можуть привести до серйозних поломок, а, отже, до дорогого ремонту.

Крім того, профілактична діагностика дозволяє підприємству економити значні засоби за рахунок виявлення несправностей і своєчасного їх усунення, що скорочує час простою в ремонті, а, отже, дозволяє понизити трудовитрати і вартість ремонту.    Поява напівпровідникових приладів, інтегральних мікросхем, мініатюрних МІКРО-ЕОМ дозволяє швидко і якісно виявляти виникаючі несправності і усувати їх як в процесі експлуатації автомобіля, так і в процесі підготовки до роботи.

По питаннях вирішення цих завдань, вживання отриманих результатів  є багаточисленні наукові публікації вітчизняних і зарубіжних учених, виконано велике число досліджень.

Поняття датчика:    Людина очима сприймає форму, розміри і колір навколишніх предметів, вухами чує звуки, носом відчуває запахи. Зазвичай говорять про п'ять видів відчуттів, пов'язаних із зором, слухом, нюхом, смаком і дотиком. Для формування відчуттів людині необхідне зовнішнє роздратування певних органів - "датчиків відчуттів". Для різних видів відчуттів роль датчиків грають певні органи чуття.

Проте, для здобуття відчуття одних  лише органів чуття недостатньо. Наприклад, при зоровому відчутті зовсім не означає, що людина бачить лише завдяки  очам. Загальновідомо, що через очі  роздратування від зовнішнього  середовища у вигляді сигналів по нервових волокнах передаються в  головний мозок і вже в нім  формується відчуття великого і малого, чорного і білого і так далі . Ця загальна схема виникнення відчуття відноситься також до слуху, нюху і інших видів відчуття, тобто фактично зовнішні роздратування як щось солодке або гірке, тихе або гучне оцінюється головним мозком, якому необхідні датчики, що реагують на ці роздратування.     

Аналогічна система формується і в автоматиці. Процес управління полягає в прийомі інформації про стан об'єкту управління, її контроль і обробку центральним пристроєм  і видачі ним сигналів, що управляють, на виконавчі пристрої. Для прийому  інформації служать датчики неелектричних  величин. Таким чином, контролюється  температура, механічні переміщення, наявність або відсутність предметів, тиск, витрати рідин і газів, швидкість  обертання і тому подібне.

 

АНОТАЦІЯ

 

Дана  курсова робота розроблена студенткою Токаренко Іриною, під керівництвом д.т.н проф. Костенка В.Л. Тема курсової роботи: «Ємносний давач тиску».

У курсовій роботі розглянуто ДСТУ IEC 60335-1:2004 «Сенсори для вимірювальних лабораторій Частина 1. Загальні технічні вимоги», ДСТУ IEС 60335-2-3:2006 «Прилади побутові та аналогічні електричні. Безпека. Частина 2-3. Додаткові вимоги до давачів».

  Курсова робота містить пояснювальну записку у розмірі  аркушів

 

ОДЕСЬКИЙ  НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра           Металорізальних верстатів, метрології та сертифікації

Дисципліна      Сенсори для вимірювальних лабораторій

Курс    3        Група      МФ-101         Семестр   5

 

 

 

 

 

ЗАВДАННЯ

на курсову роботу студента

Токаренко Ірина

_{(прізвище, ім’я та по батькові)}

1. Тема роботи                 Ємносний давач тиску

2. Строк здачі студентом виконаної роботи:         15.12.2012

3. Вхідні дані до проекту: Оформити протокол випробування пристрою та контрольні листи.

4. Зміст розрахункової пояснювальної записки (перелік питань, що належать розробці) : Що потрібно враховувати при розрахунку давача? Які методи використати для випробування? Які вимоги ставляться до маркування, символів (піктограм) та письмової попереджувальної інформації?

5. Дата видачі завдання:       12.09.2012

 

 

 

 

 

 

                                

                                   Дата захисту роботи:              13.12.2012

                        Керівник:     Костенко В.Л..                                                      

                                        Завдання отримав до виконання: __________________ 

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

 

№ п/п	Найменування етапів курсової роботи	Термін виконання етапів роботи	Примітка
1	Разработка задания	3 тиждень	виконано
2	Огляд літератури по темі	4 тиждень	виконано
3	Розгляд сенсорів	5 тиждень	виконано
4	Розгляд методу розрахунку	6-7 тиждень	виконано
5	Аналіз сучасних вимірювальних систем	8-9 тиждень	виконано
6	Розрахункова частина	10-12 тиждень	виконано
7	Висновки	13 тиждень	виконано
8	Оформлення ПЗ	14 тиждень	виконано

 

Студент____________________________ Токаренко І.О .                  

 Керівник_____________________________Костенко В.Л.                                                

 

  “_____”__________________2012 р. 

5. МОДЕЛЬ КРУГЛОЙ ТВЕРДОЙ МЕМБРАНЫ

Программа Scilab – универсальный программный пакет для математических расчетов и математического моделирования. Рассмотрим моделирование круглой твердой мембраны. В процессе моделирования проведем исследование зависимости прогиба и жесткости мембраны от ее радиуса и толщины.

 

5.1 Зависимость прогиба твердой мембраны от радиуса

Введем данные:

-->m=2

m  =

2.

-->E=200*10^9

E  =

2.000D+11

-->h=0.52*10^(-3)

h  =

0.00052

-->p=202

p  =

202.

-->R=[0.1:0.1:1]

R  =

0.1    0.2    0.3    0.4    0.5    0.6    0.7    0.8    0.9    1.

 

-->b(R) =-3*((1-m^2)*R^4*p)/16*E*h^2

b  =

column 1 to 8

669.222    10707.552    54206.982    171320.83    418263.75    867311.71    1606802.    2741133.3

 

column  9 to 10

4390765.5    6692220.

-->plot(R,b)

 

где р – давление, h – толщина, r – радиус, е – модуль упругости, b – прогиб мембраны.

Проведем  анализ модели:

 

R =	b =
0.1	669.222
0.2	10707.552
0.3	54206.982
0.4	171320.83
0.5	418263.75
0.6	867311.71
0.7	1606802
0.8	2741133.3
0.9	4390765.5
1	6692220

Прогиб мембраны уменьшается с уменьшением радиуса.

5.2 Зависимость прогиба твердой мембраны от толщины

Введем данные:

-->m=2

m  =

2.

-->E=200*10^9

E  =

2.000D+11

-->h=[0.1*10^(-3):0.1*10^(-3):1*10^(-3)]

h  =

0.0001    0.0002    0.0003    0.0004    0.0005    0.0006    0.0007    0.0008    0.0009    0.001

-->p=202

p  =

202.

-->R=0.5

R  =

0.5

-->b=-3*(1-m^2)*R^4*p/16*E*h^2

column 1 to 9

14343.75    57375.    129093.75    229500.    358593.75    516375.    702843.75    918000.    1161843.8

column 10

1434375.

-->plot(h,b)

 

 

 

 

 

 

Проведем  анализ модели:

 

h	b
0,1*10^(-3)	14343.75
0,2*10^(-3)	57375
0,3*10^(-3)	129093.75
0,4*10^(-3)	229500
0,5*10^(-3)	358593.75
0,6*10^(-3)	516375
0,7*10^(-3)	702843.75
0,8*10^(-3)	918000
0,9*10^(-3)	1161843.8
1*10^(-3)	1434375

 

 

Прогиб мембраны уменьшается с увеличением толщины

 

 

5.3 Зависимость жесткости мембраны от радиуса

 

Введем данные:

->m=2

m  =

2.

-->E=200*10^9

E  =

2.000D+11

-->h=0.52*10^(-3)

h  =

0.00052

-->p=202

p  =

202.

-->R=[0.1:0.1:1]

R  =

0.1    0.2    0.3    0.4    0.5    0.6    0.7    0.8    0.9    1.

 

-->w=16*E*h^2/(-3*(1-m^2)*R^4*p)

 

w  =

0.0303006

0.4848089

2.4543452

7.7569428

18.937849

39.269523

72.751639

124.11108

 

 

198.80196

303.00558

-->plot(c,w)

Проведем анализ модели:

R	W
0,1	0.0303006
0.2	0.4848089
0.3	2.4543452
0.4	7.7569428
0.5	18.937849
0.6	39.269523
0.7	72.751639
0.8	124.11108
0.9	198.80196
1	303.00558