43275

Расчет параметра конденсатора

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В настоящее время продолжают находить широкое применение аналоговые датчики которые позволяют преобразовывать механические параметры например длину пути в электрический сигнал. Среди всего многообразия измеряемых параметров значительное место занимают датчики измерения угловых и линейных перемещений пути. Возможностью измерения в широком диапазоне от долей мм до 2м и с достаточной точностью измерений обладают емкостные датчики [1]. Датчики Датчиком называется первичный элемент автоматической системы реагирующий на изменение физической...

Русский

2013-11-06

108.5 KB

7 чел.

Введение

Качественное функционирование автоматических систем управления техническими объектами и технологическими процессами (АСУ ТО и ТП) невозможно без наличия достоверной информации о состоянии объекта управления, определяемом величинами его соответствующих параметров в каждый текущий момент времени. Таким образом, для управления, регулирования, контроля и защиты машин и оборудования используют чувствительные элементы, регулирующие состояние устройства или технологического процесса, при этом, в зависимости от вида сенсорных сигналов, различают аналоговые, двоичные и цифровые сенсоры.

В настоящее время продолжают находить широкое применение аналоговые датчики, которые позволяют преобразовывать механические параметры, например, длину пути в электрический сигнал. После соответствующей калибровки, т. е. установки связи между измеряемой величиной и индикацией, выходной сигнал возможно представить в физических величинах, например, у измерительных датчиков перемещения – в миллиметрах.

Среди всего многообразия измеряемых параметров значительное место занимают датчики измерения угловых и линейных перемещений, пути. Возможностью измерения в широком диапазоне (от долей мм до 2м) и с достаточной точностью измерений обладают емкостные датчики [1]. Часто требуется аналоговую выходную информацию емкостного датчика передавать на значительные расстояния. В этих случаях возникают существенные трудности, обусловленные спецификой работы аналоговых устройств. Одним из путей, позволяющий значительно повысить помехоустойчивость, а также представить информацию в дискретной форме, является использование электронных устройств с частотно-зависимыми цепями на RC-элементах, в которые включают емкостной датчик.

Датчики

Датчиком называется первичный элемент автоматической системы, реагирующий на изменение физической величины, характеризующей процесс, и преобразующий эту величину в другую, удобную для работы последующих элементов. Статической характеристикой датчика является зависимость изменения выходной величины от изменения входной.

Чувствительностью датчика, или его коэффициентом усиления, называется крутизна статической характеристики.

Датчики можно классифицировать либо по тем величинам, которые они должны измерять (датчики давления, датчики уровня), либо по тем параметрам, в которые преобразуются измеряемые величины (датчики сопротивления, датчики индуктивности). Более рациональная классификация по второму признаку, так как два индуктивных датчика, служащие для измерения различных величин (например, давления, уровня), сходны между собой и имеют близкие конструктивные и эксплуатационные характеристики. В то же время емкостный и индуктивный датчики, служащие для измерения одной и той же величины, сильно отличаются друг от друга по конструкции, схеме и характеристикам.

Так как многие физические величины предварительно преобразуются в одну и ту же механическую величину - перемещение (например, изменение уровня преобразуется в перемещение поплавка), то значительная часть датчиков может быть сконструирована в виде устройств, преобразующих перемещение в ту или иную выходную величину. По выходному параметру датчики могут быть классифицированы следующим образом: датчики сопротивления, датчики индуктивности, датчики емкости, датчики напряжения, датчики тока, датчики фазы, датчики частоты, датчики числа импульсов, датчики длительности импульса, датчики давления (пневматические или гидравлические).


В некоторых случаях осуществляется несколько стадий преобразования регулируемого параметра, например из механической величины сначала в какую-либо другую (например, тепловую, световую и т.д.), а затем уже в электрическую или пневматическую.

Емкостные чувствительные элементы

Емкостные ЧЭ основаны на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его пластин и от диэлектрической проницаемости среды между ними. Емкость плоского конденсатора определяется по формуле:

,

где E0 – диэлектрическая постоянная для конденсатора, пластины которого находятся в вакууме (практически в воздухе, S – площадь пластин, δ – расстояние между пластинами). На рисунке 2.37 изображены различные типы емкостных ЧЭ.

Рис ???. Емкостные ЧЭ

Емкостный ЧЭ на рисунке 2.37 (а) представляет собой плоский конденсатор с параллельными пластинами, одна из которых перемещается от внешнего воздействия Х. Такой ЧЭ используется для изготовления датчиков перемещения, давления, силы и т.д. Функция преобразования C = f(δ) нелинейна, гиперболическая.

Емкостный ЧЭ на рисунке 2.37 (б) представляет собой цилиндрический конденсатор, состоящий из двух коаксиальных цилиндров, а для вычисления емкости используется формула:

,

где H – длина зоны перекрытия двух цилиндров, d1, d2 - диаметры цилиндров. Функция преобразования C = f(H) линейна.

Емкостный ЧЭ на рисунке 2.37 (в) измеряет уровень h жидкости с относительной диэлектрической проницаемостью Е. Он изготовлен на основе коаксиального конденсатора, в котором поверхность каждого цилиндра 1 и 2 покрыта тонким слоем изоляционного материала для предотвращения короткого замыкания. ЧЭ размещается в резервуаре 3 с жидкостью. При увеличении уровня жидкость заполняет все больший объем между коаксиальными проводниками, изменяя при этом емкость, которая определяется по формуле:

,

где h – высота части ЧЭ, заполненной жидкостью.

На рисунке 2.37 (г) показан емкостный ЧЭ влажности, в котором диэлектрический слой между пластинами выполняется из гигроскопичного материала. Такой диэлектрик поглощает молекулы воды и в соответствии с их количеством меняет диэлектрическую проницаемость Е, что приводит к изменению емкости. По величине емкости определяют относительную влажность.

Таким образом, если какой-либо параметр конденсатора изменяется при определенном внешнем воздействии, то на его основе можно построить соответствующий емкостный ЧЭ.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1.  Шандров Б. В. Технические средства автоматизации: учебник для
    студентов высших учебных заведений / Б. В. Шандаров, А. Д. Чудаков – М.: Изд. Центр «Академия», 2007. – 368 с.
  2.  Управляющие системы и автоматика. Коллектив авторов под рук. Д. Шмида. / пер. с немецкого Л. Н. Казанцевой. – М.: Техносфера. 2007. – 583 с.
  3.  Самосудов А. П. Расчет электронных устройств импульсной техники. Метод указания. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 1993. – 17 с.
  4.  Самосудов А. П., Анисимов В.Н. Палагчюк Г. Г. Расчёт
    стабилизированных источников питания электронных устройств систем управления и информатики: Метод. указания ч. 2.- Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2003. – 9 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27114. Определение миссии фирмы (организации). Стратегии фирмы. Типовые стратегии фирмы в условиях конкуренции (по М. Портеру) 25.66 KB
  Общая корпоративная стратегия решает следующие основные задачи: 1. Стратегия развития фирмы должна представлять собой иерархию взаимосвязанных и поддерживающих друг друга стратегий. Каждая из них должна быть завершенной и соответствовать заданному уровню децентрализации и согласована со стратегиями более высокого уровня. Корпоративную стратегию можно представить следующим образом: Корпоративная стратегия Бизнесстратегия Рыночная стратегия Внутрифирменная стратегия Ресурсная стратегия Маркетинговая стратегия Стратегия обеспечения...
27115. Основные задачи маркетинга в бизнесе. Функции маркетинга в организации. Бюджет маркетинга 16.54 KB
  Основные задачи маркетинга в бизнесе. Функции маркетинга в организации. Бюджет маркетинга. Теория маркетинга базируется на взаимосвязанных друг с другом понятиях потребность товар и обмен.
27116. Жизненный Цикл Товара 84.5 KB
  Наиболее рациональным с точки зрения задач маркетинга является рассмотрение жизненного цикла формы товара фотокопировальные установки карманные калькуляторы и т. На ее основе можно получить прогноз изменений темпов роста продаж товара размеров прибыли а так же ожидаемое время изменения поведения конкурентов и покупателей. Жизненный цикл товаров можно разделить на несколько основных этапов: Этап выведения товара на рынок Характеризуется очень высокой степенью неопределенности результатов поскольку заранее трудно определить будет ли иметь...
27117. Оценка стратегической зоны хозяйствования (бизнеса) на основе матрицы Бостонской Консультативной Группы 18.85 KB
  Для оценки конкурентоспособности отдельных видов бизнеса в матрице БКГ используются два критерия: темп роста отраслевого рынка; относительная доля рынка. Темп роста рынка определяется как средневзвешенное значение темпов роста различных сегментов рынка в которых действует предприятие или принимается равным темпу роста валового национального продукта. Относительная доля рынка определяется делением доли рынка рассматриваемого бизнеса на долю рынка крупнейшего конкурента.Значение доли рынка равное 1 отделяет продукты – рыночные лидеры – от...
27118. Модель Портера 22.25 KB
  Данная модель позволяет определить на сколько привлекательна та или иная отрасль для компании. При помощи этой модели выявляют основные потенциальные проблемы и угрозы с которыми может столкнуться компания в отрасли кроме этого проводя анализ на основе модели можно выявить конкурентное преимущество компании. Майкл Портер выделил 5 сил факторов которые оказывают влияние на компанию в отрасли на ее прибыль: новые конкуренты новые игроки на рынке; существующие конкуренты; компании предлагающие продуктызаменители; влияние...
27119. Реклама 18.78 KB
  Отсюда следуют главные функции рекламы: создание и поддержание положительного имиджа передача информации в виде подачи знаний о свойствах товара. Виды рекламы вид рекламы зависит от выбора целевого рынка стратегии маркетинга и маркетингамикс и состояния спроса на рынке : 1. Часть увещевательных объявлений смещается в категорию сравнительной рекламы в ходе которой утверждается преимущества одной марки по сравнению с другой. Цель рекламы: создание имиджа и достаточной известности привлечение потребителей реакция на действия конкурентов...
27120. Сегментация рынка 33.5 KB
  Процесс сегментации имеет для фирмы стратегическое значение поскольку приводит к определению области ее деятельности и выделению ключевых факторов успеха на избранных рынках а следовательно оптимизирует удешевляет всю ее производственную и коммерческую деятельность. Преимущества получаемые фирмой от сегментации: Эффективное удовлетворение потребностей; Высокая прибыль повышаются средние цены для отдельных категорий потребителей; Возможность роста Постоянные потребители Целенаправленная...
27121. Подходы к менеджменту: системный, ситуационный, процессный 27.98 KB
  В системном подходе подчеркивается что руководители должны рассматривать организацию как совокупность взаимосвязанных элементов таких как люди структура задачи и технология которые ориентированы на достижение различных целей в условиях меняющейся внешней среды. Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы ее действия относительно независимы от среды окружающей системы. На входе организация получает от окружающей среды информацию капитал человеческие ресурсы и материалы. Внутрифирменное управление и управление фирмой как...
27122. Теория иерархии потребностей А.Маслоу 35.34 KB
  Маслоу предположил что все потребности человека врожденные или инстинктоидные и что они организованы в иерархическую систему приоритета или доминирования. Физиологические потребности являются необходимыми для выживания. Они включают в себя потребности в еде воде убежище отдыхе и сексуальные потребности. Потребности в безопасности и уверенности в будущем включают потребности в защите от физических и моральных опасностей со стороны окружающей среды и уверенность в том что физиологические потребности будут удовлетворены в будущем.