Расчет плоского индуктивного датчика
Расчет параметров и характеристики плоского индуктивного датчика при заданных значениях воздушного зазора. Определение полного сопротивления катушки датчика. Построение амплитудной, фазовой и амплитудно-фазовой характеристики динамического звена.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | задача |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.10.2016 |
| Размер файла | 72,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задача 1
Рассчитать параметры и характеристику I = f (д) плоского индуктивного датчика, при значениях воздушного зазора д, мм, если напряжение питающей сети U = 220В, частота тока f = 50Гц, число витков датчика n и площадь поперечного сечения магнитопровода F, мм2. Определить чувствительность датчика для д = 1мм.
Исходные данные:
Напряжение питающей сети U = 220В;
Частота тока сети f = 50 Гц;
Число витков датчика n = 10 000 витков;
Площадь поперечного сечения магнитопровода F = 100 мм2;
Длина воздушного зазора д1 = 0,4 мм; д2 = 0,6 мм; д3 = 0,8 мм;
д4 = 1,0 мм; д5 = 2,0 мм.
Решение
Выражаем исходные величины в единицах СИ.
Индуктивность датчика определяется по формуле:
L = n2 ·F · м / д ,
где м = 4р· 10-7 Гн - магнитная проницаемость воздушного зазора.
F - площадь пластин конденсатора, F = 0,10 м2;
д - расстояние между пластинами, м;
д1 = 0,4·10 -3м; д2 = 0,6 ·10 -3м; д3 = 0,8 ·10 -3м; д4 = 1,0 ·10 -3м;
д5 = 2,0 ·10 -3м.
Подставив в формулу для расчета индуктивности L соответствующие значения получим:
L 1 = 10 0002 ·0,10 · 4 · 3,14 · 10-7 / 0,4·10 -3 = 31400 Гн
L 2 = 10 0002 · 0,10 · 4 · 3.14 · 10-7 / 0,6·10 -3 = 20933 Гн
L 3 = 10 0002 · 0,10 · 4 · 3.14 · 10-7 / 0,8·10 -3 = 15700 Гн
L 4 = 10 0002 · 0,10 · 4 · 3.14 · 10-7 / 1,0·10 -3 = 12560 Гн
L 5 = 10 0002 · 0,10 · 4 · 3.14 · 10-7 / 2,0·10 -3 = 6280 Гн
Полученные результаты заносим в таблицу:
Таблица 1 - Расчет плоского индуктивного датчика
|
д , мм |
0,5 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
|
|
L, Гн |
31400 |
20933 |
15700 |
12560 |
6280 |
|
|
Z, МОм |
9,86 |
6,57 |
4,93 |
3,94 |
1,97 |
|
|
I · 10-5, А |
2,23 |
3,35 |
4,46 |
5,58 |
11,2 |
Определяем полное сопротивление катушки датчика (активным сопротивлением пренебрегаем) по формуле, полученные значения заносим в таблицу 1:
Z = ХL = щ · L = 2 · р · f ·L = 2 · 3,14 · 50 · 31400 = 9,86МОм
Z = ХL = щ · L = 2 ·р · f · L = 2 · 3,14 · 50 · 20933 = 6,57МОм
Z = ХL = щ · L = 2 · р · f · L = 2 ·3,14 ·50 ·15700 = 4,93 МОм
Z = ХL = щ · L = 2 · р ·f · L = 2 ·3,14 · 50 ·12560 = 3,94 МОм
Z = ХL = щ · L = 2 · р · f ·L = 2 · 3,14 ·50 · 6280 = 1,97 МОм
Определим силу тока датчика при заданных значениях д:
I1 = U / Z = 220 / 9,86 ·106 = 2,23·10-5 А;
I2 = U / Z = 220 / 6,57 ·106 = 3,35 ·10-5 А;
I3 = U / Z = 220 / 4,93·106 = 4,46 · 10-5 А;
I4 = U / Z = 220 / 3,94 ·106 = 5,58 · 10-5 А
I5 = U / Z = 220 / 1,97 ·106 = 11,2 · 10-5 А.
Полученные значения заносим в таблицу 1.
По данным расчета строим характеристику I = f (д) плоского индуктивного датчика
Рисунок 1 - Статическая характеристика индуктивного датчика
Чувствительность датчика при д = 1мм
S = U /n2 · F · щ · м =220 / 100002 · 0,1 ·2 · 3,14 ·50· 4·3,14 · 10-7 =0,056 А/м
индуктивный амплитудный динамический датчик
Задача 2
Построить амплитудную, фазовую и амплитудно-фазовую характеристики динамического звена по его передаточной функции
W (р) = 0,1 / р2
Решение
W (р) = 0,1 / р2 = к /Т22 · р2 + Т1 ·
р - передаточная функция апериодического звена второго порядка, где к = 0,1, Т2= 1с, Т1 = 0
Заменяя р на jщ в выражении передаточной функции апериодического звена, найдем вещественную и мнимую части передаточной функции:
W (jщ) = к / 1 - Т22 · щ 2 + Т1 jщ;
т. к. Т1 = 0 Р (щ) = к / 1 - щ2Т22;
Q (щ)= 0 или Р (щ) = 0,1 / 1 - щ2 · 12; Q (щ) = 0
3. Задаваясь различными значениями щ, находим соответствующие им Р (щ) и Q (щ) и их значения оформляем таблично:
при щ = 0 Р (щ) = 0,1 и Q (щ) = 0
щ = 0,5 Р (щ) = 0,13 и Q (щ) = 0
щ = 1,0 Р (щ) = ? и Q (щ) = 0
щ = 2,0 Р (щ) = - 0,03 и Q (щ) = 0
щ = 3,0 Р (щ) = -0,0125 и Q (щ) = 0
щ = 5,0 Р (щ) = - 4,17 · 10-3 и Q (щ) = 0
щ = 10,0 Р (щ) = -1 · 10-3 и Q (щ) = 0
Таблица 2 - Расчет амплитудно-фазовой характеристики
|
щ |
0 |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
5,0 |
10,0 |
||
|
Р (щ) |
0,1 |
0,13 |
? |
- 0,03 |
-0,0125 |
- 4,17 ·10-3 |
-1 · 10-3 |
0 |
|
|
Q (щ) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
По значениям Р (щ) и Q (щ) построить амплитудно-фазовую характеристику не представляется возможным, т.к. фазовая характеристика равна нулю.
Для апериодического звена второго порядка амплитудная характеристика имеет вид:
К(щ) = к / v(1 - Т22 ·щ 2 )2 = 0,1 / 1 - щ 2
Результаты вычислений выносим в таблицу.
Таблица 3- Расчет амплитудной характеристики
|
щ |
0 |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
5,0 |
10,0 |
|
|
К(щ) |
0,1 |
0,13 |
? |
- 0,03 |
-0,0125 |
- 4,17 · 10-3 |
-1 · 10-3 |
Рисунок 2 - Амплитудная характеристика динамического звена
Фазовая характеристика для апериодического звена первого порядка имеет вид:
ц (щ) = - arctg щ · Т1 / 1 - Т22 · щ 2 = 0, т. к. Т1 = 0 сек.
Задача 3
По данному характеристическому уравнению определить устойчивость автоматической системы управления (АСУ) по двум критериям: Гурвица и Михайлова. Характеристическое уравнение 0,001р3 + 0,25р2 +1,8р +245 = 0.
Решение
Критерий Гурвица представляет собой последовательность математических операций, осуществляемых при решении задачи и является простым методом анализа характеристического уравнения системы.
Уравнение имеет вид: 0,001р3 + 0,25р2 +1,8р +245 = 0 Коэффициенты данного уравнения а0 = 0,001 >0; а1 = 0,25>0 ; а2 = 1,8>0; а3 = 245 >0.
Вычисляя определители, получим:
?0 = а0 = 0,001>0;
?1 = а1 = 0,25>0;
?2 = а1· а2 - а0 · а3 = 0,25 · 1,8 - 0,001 · 245 = 0,45 - 0,245 0,205 >0.
Так как не все коэффициенты и определители положительны, то данная система устойчива.
Критерий Михайлова относится к графоаналитическим.
Для построения годографа Михайлова определяем вещественную и мнимую части функции W(jщ)=Р(щ)+jQ(щ) путем замены в характеристическом уравнении р на jщ и разделение его на вещественную и мнимую части:
0,001(jщ)3 + 0,25 (jщ)2 + 1,8 (jщ) + 245 = 0
-0,001 jщ3 - 0,25 щ2 + 1,8 jщ + 245 = 0
Р(щ) = 245 - 0,25 щ2
Q(щ) = - 0,001 щ3 + 1,8 щ
Задаваясь различными щ, находим соответствующие им Р(щ) и Q(щ) и их значения вносим в таблицу.
Таблица 5 - Расчет годографа Михайлова
|
щ |
0 |
1,6 |
2,1 |
4 |
6 |
7 |
10 |
? |
|
|
Р(щ) |
245 |
244,36 |
243,9 |
241 |
236 |
232,75 |
220 |
? |
|
|
Q(щ) |
0 |
2,876 |
3,77 |
7,136 |
10,584 |
12,257 |
17 |
? |
По значениям Р(щ) и Q(щ) строим годограф Михайлова.
Рисунок 3 - Годограф Михайлова
Заметно, что годограф изменяется монотонно, следовательно, система устойчива.
Список использованной литературы
1. Колесов Л.В. Основы автоматики. М.: Колос, 1984.
2. Мартыненко И.И. и др. Автоматика и автоматизация производственных процессов. - М.: Агропромиздат, 1985.
3. Бесекерский В.А. и др. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления. - М.: Наука, 1987.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор элементной базы локальной системы управления. Выбор датчика угла поворота, двигателя, редуктора, усилителя, реле и датчика движения. Расчет корректирующего устройства. Построение логарифмической амплитудной частотной характеристики системы.
курсовая работа [710,0 K], добавлен 20.10.2013Расчет вала на изгиб и сечения балки. Разработка конструкции узла механизма. Выбор кинематической схемы аппарата. Описание предлагаемой конструкции. Расчет геометрических параметров пружины. Расчет погрешности механизма датчика для второго положения.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 24.12.2011Построение технологической схемы объекта автоматического регулирования. Выбор датчика уровня жидкости в емкости, пропорционального регулятора, исполнительного механизма, электронного усилителя. Расчет датчика обратной связи, дискретности микроконтроллера.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 20.10.2013Структурный, кинематический и динамический анализ плоского рычажного механизма методом планов скоростей и ускорений. Определение параметров маховика. Силовой расчет плоского шестизвенного рычажного механизма и входного звена. Синтез зубчатой передачи.
курсовая работа [604,1 K], добавлен 13.10.2012Структура индуктивного бесконтактного датчика. Алгоритм поиска заданной неисправности. Среднее время безотказной работы (наработка на отказ). Проверка работы технического оборудования. Расчет тепловой энергии на отопление и вентиляцию механического цеха.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 08.12.2016Технология проведения монтажных работ, настройка и калибровка датчика давления Метран-150-CD. Принцип действия и способы устранения неисправностей датчика. Ремонт и обработка прибора, корректировка его с помощью настроечного механизма водосчетчика.
отчет по практике [190,4 K], добавлен 18.04.2015Состав локальной системы автоматического управления (САУ). Выбор термоизмерительного датчика давления. Расчет датчика перемещения обратной связи локальной системы управления. Выбор усилителя мощности, двигателя, редуктора. Расчет передаточной функции САУ.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.10.2013Изучение заданного плоского механизма: структурный и геометрический анализ, силовой и кинетостатический расчет, оценка динамических параметров и обратных связей. Расчет динамической ошибки по скорости и крутящего момента на выходе передаточного механизма.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 25.03.2012Определение передаточных функций и переходных характеристик звеньев системы автоматического управления. Построение амплитудно-фазовой характеристики. Оценка устойчивости системы. Выбор корректирующего устройства. Показатели качества регулирования.
курсовая работа [347,1 K], добавлен 21.02.2016Структурная схема плоского рычажного механизма. Анализ состава структуры механизма. Построение кинематической схемы. Построение плана положений механизма и планов скоростей и ускорений относительно 12-ти положений ведущего звена. Силовой анализ механизма.
курсовая работа [642,2 K], добавлен 27.10.2013Принципы работы датчиков перемещения предметов, их практическое применение. Бесконтактная связь между элементами в устройствах. Разработка конструкции датчика и технического процесса сборки измерительной систем. Редактирование габаритных размеров датчика.
курсовая работа [525,2 K], добавлен 06.11.2009Динамический синтез и анализ плоского механизма. Расчет планетарной ступени и синтез цилиндрической зубчатой передачи эвольвентного профиля. Синтез кулачкового механизма. Графическое интегрирование заданного закона движения. Построение профиля кулачка.
курсовая работа [793,0 K], добавлен 18.01.2013Выбор главных размеров турбогенератора. Расчет номинального фазного напряжения при соединении обмотки в звезду. Характеристика холостого хода. Определение индуктивного сопротивления рассеяния Потье. Оценка и расчет напряжений в бандаже и на клине.
курсовая работа [572,5 K], добавлен 21.06.2011Назначение и область применения, конструкция и принцип действия индукционного датчика угла с подвижной катушкой. Вывод формул для определения величины и крутизны выходного сигнала, технические данные датчика, его погрешности, достоинства и недостатки.
курсовая работа [498,9 K], добавлен 17.10.2009Определение передаточной функции разомкнутой системы, стандартной формы ее записи и степени астатизма. Исследование амплитудно-фазовой, вещественной и мнимой частотных характеристик. Построение годографа АФЧХ. Алгебраические критерии Рауса и Гурвица.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 09.05.2011Обоснование приборов и устройств автоматического контроля и регулирования экстрактора противоточного типа. Выбор датчика давления в теплообменнике, расходомера, датчика температуры, регуляторов, уровнемера. Спецификация на выбранные средства измерения.
курсовая работа [831,3 K], добавлен 06.03.2011Применение устройств для измерения давления, основанных на принципе пьезоэлектрического преобразования. Принцип получения сигнала. Характеристика устройства датчика избыточного давления Yokogawa EJA430 на приеме нефтеперекачивающей станции ЛПДС "Торгили".
курсовая работа [941,1 K], добавлен 25.12.2012Аналог ускорений толкателя. Зубчатый и кулачковый механизмы, механизм с роликовым толкателем. Проектирование профиля кулачка. Кинетостатическое исследование плоского механизма. Расчет маховика. Определение моментов сил сопротивления. Построение графиков.
курсовая работа [422,5 K], добавлен 19.09.2013Структурный анализ сложного плоского рычажного механизма. Осуществление анализа и синтеза простого плоского зубчатого механизма. Кинематический анализ сложного плоского рычажного механизма. Определение значений фазовых углов рабочего и холостого хода.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 09.11.2021Характеристика технологического процесса, конструкции доменной печи. Автоматизация процесса, задачи управления. Выбор термопары, датчика расхода, исполнительного механизма. Техническое обслуживание первичного датчика системы автоматического регулирования.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 07.12.2014
