6. Содержание пояснительной записки

Согласно заданию требуется спроектировать два варианта конструктивного исполнения датчика давления. В одном случае принцип работы датчика давления основан на деформации манометрической трубчатой пружины под действием измеряемого давления, обусловливающей изменение воздушного зазора в цепи магнитопровода индуктивного датчика. Во втором случае под действием измеряемого давления происходит изменение емкости конденсатора, образованного мембраной и подвижным электродом датчика. При этом электрическая емкость первичного преобразователя изменяется за счет изменения зазора между подвижным электродом (мембраной) и неподвижным электродом.

Рекомендуется применять дифференциальный вариант исполнения датчиков. Это позволяет увеличить линейный диапазоном выходной характеристики датчика, повысить его чувствительность, компенсировать погрешности от изменения температуры и влажности окружающей среды, расширить пределы измерения.

Принцип работы дифференциального датчика давления основан на том, что, например, в емкостном датчике давления упругая мембрана является центральным электродом, а крайние электроды остаются в процессе измерения неподвижными. При прогибе мембраны емкость между одной парой электродов уменьшается, а между другой парой электродов возрастает. Обе емкости включаются в соседние плечи измерительного моста.

Для создания дифференциального варианта индуктивного датчика давления необходимо использовать конструкцию первичного преобразователя, состоящую из двух индуктивных преобразователей, создающих противоположно направленные усилия притяжения на общий подвижный якорь.

В таблице 1 приведены различные варианты заданий. Цифры от 1 до 26 в таблице означают порядковые номера фамилий студентов в экзаменационной ведомости.

В курсовом проекте должны быть рассчитаны параметры для двух вариантов исполнения датчиков давления.

Для индуктивного датчика давления необходимо определить:

• рабочее перемещение чувствительного элемента;

• обмоточные данные катушки индуктивности;

• параметры магнитной цепи преобразователя;

• номинальное значение индуктивности катушки датчика;

• электрические параметры датчика (рабочий ток, напряжение питания, входное сопротивление датчика);

• чувствительность датчика;

• электромеханическое усилие притяжения якоря магнитопровода.

При этом предварительно необходимо рассчитать главный параметр трубки чувствительного элемента, диаметр провода, число витков катушки, рассчитать площадь, занимаемую катушкой, параметры воздушного зазора в цепи магнитопровода, значения магнитных сопротивлений для всех участков магнитной цепи преобразователя, активное и реактивное сопротивление обмотки катушки.

Для емкостного датчика давления рассчитываются:

• толщина мембраны;

• механическое напряжение в местах заделки мембраны;

• частота собственных колебаний мембраны;

• номинальное значение емкости датчика;

• чувствительность датчика.

Для этого предварительно рассчитываются коэффициент тензочуствительности S, радиус неподвижного электрода R_c, зависимость изменения емкости от перемещения мембраны с учетом краевого эффекта (10 точек), С = f₁( , зависимость выходного напряжения разбаланса мостовых схем для датчика с заземленной мембраной с учетом паразитных емкостей кабелей, U_вых= f₂( , погрешность нелинейности рассчитанных характеристик С=f₁( и U_вых= f₂( .

Все рассчитанные характеристики и зависимости оформляются в виде таблиц и графиков. Графики выполняются в соответствующем масштабе, чтобы можно было произвести достаточно надежные графические отсчеты.

Чертежи разработанных конструкций датчиков должны быть выполнены в увеличенном масштабе.