Короткі теоретичні відомості
Практична робота №1
Тема: "Потенціометричні датчики"
Мета роботи:Розрахувати потенціометричний датчик.
Короткі теоретичні відомості
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:
 ,
| (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);
dр – роздільна здатність.
3) Крок намотування:
 ,
| (1.3) |
де t – крок намотування (мм).
4) Діаметр дроту з ізоляцією:
 ,
| (1.4) |
де dІ – діаметр дроту з ізоляцією (мм).
5) Коефіцієнт навантаження:
 ,
| (1.5) |
де b – коефіцієнт навантаження;
dmax – 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;
dmax = 2,5 %;
D = 45 мм;
a = 330;
b = 2 мм;
dр = 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) dІ = 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 | RН (Ом) | dmax (%) | D (мм) | a | B (мм) | dр (%) | 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 = ____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
dІ = ___________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
b = ____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
R = ____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
H = ____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Результати розрахунку звести в таблицю 1.2.
Таблиця 1.2 – Результати розрахунку
| L (мм) | n (витків) | t (мм) | dІ (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 RМ магнітного ланцюга, до якого входить сердечник.
1) Послідовність перетворень:
F ® dВ ® RМ ® L ® XL ® Z ® I,
де F – зусилля;
dВ – довжина повітряного зазора;
RМ – магнітний опір;
L – індуктивність;
XL – індуктивний опір;
Z – повний опір;
I – струм.
2) Індуктивність датчика обчислюється по формулі:
 ,
| (2.1) |
де L – індуктивність датчика (Гн);
dВ – довжина повітряного зазора (м);
n – число витків;
SМ – площа поперечного перетину магнітопровода (м2).
Приклад розрахунку
Початкові дані:
dВ1 = 0,4 мм = 0,0004 м;
dВ2 = 0,6 мм = 0,0006 м;
dВ3 = 0,8 мм = 0,0008 м;
SМ = 40 мм2 = 0,00004 м2;
n = 16000 витків.
Вирішення:
(Гн);
(Гн);
(Гн);
Побудуємо графік L = f(dВ)
| L (Гн) |  dВ (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 | dВ1 (мм) | dВ2 (мм) | dВ3 (мм) | SМ (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(dВ).
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:
 ,
| (3.1) |
де ЕТП – термо-ЕРС (мВ).
2) Різниця температур між гарячим і холодним спаями термопари:
 ,
| (3.2) |
де Dt – різниця температур.
3) Температура гарячого спаю термопари:
 ,
| (3.3) |
де t0 – температура холодного спаю термопари.
4) При точному розрахунку термо-ЕРС треба вводити поправку на температуру холодного спаю термопари:
 .
| (3.4) |
5) Розрахункова термо-ЕРС:
 .
| (3.5) |
Приклад розрахунку
Початкові дані:
RМ = 130 Ом;
RВН = 10 Ом;
t = 15 °С;
UМ = 24 мВ;
ЕТАБ = 6,95 мВ.
Вирішення:
1) ЕТП = 24(130+10)/130 = 26 мВ;
2) Dt = 26*100/6,95 = 374 °С;
3) t1 = 374+15 = 389 °С;
4) ЕП = 6,95*15/100 = 1,04 мВ;
5) ЕР = 26+1,04 = 27,04 мВ.
Завдання
Визначити параметри термоелектричного датчика.
Початкові дані взяти з таблиці 3.1, згідно варіанту.
Таблиця 3.1 – Початкові дані для визначення параметрів
термоелектричного датчика
| № варіанту | RМ (Ом) | RВН (Ом) | t (°С) | UМ (мВ) | ЕТАБ (мВ) |
| 6,95 | |||||
| 6,95 | |||||
| 6,95 | |||||
| 6,95 | |||||
| 6,95 |
Провести розрахунок
ЕТП = __________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Dt = ___________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
t1 = ____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
ЕП = ___________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
ЕР = ___________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Результати розрахунку звести в таблицю 3.2.
Таблиця 3.2 – Результати розрахунку
| ЕТП | Dt | t1 | ЕП | ЕР |
Практична робота №4
Тема: "Ємнісні датчики"
Мета роботи: Навчитися обчислювати основні параметри ємнісних датчиків.