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

40984. Конфлікти в колективі 40.5 KB
  Тому проблема здебільшого полягає не в наявності самого факту конфлікту а в тому який характер він носить деструктивний чи конструктивний і яким чином розвязується. Конструктивна та деструктивна суть конфліктів Деструктивний конфлікт переводить причини що призвели до конфлікту на âособистостіâ. Дана установка не веде до вирішення конфлікту а навпаки його загострює зростає упередженість проти партнера напруга у взаємостосунках посилюються неприємні почуття та переживання виникають стреси та ін. Прикладом деструктивного...
40985. Трудові спори і порядок розв’язання 183.5 KB
  Поняття трудових спорів та їх класифікація При здійсненні відносин людей під час трудової діяльності між працівниками і власниками підприємств або уповноваженими ними органами можуть виникати й часто виникають різного роду непорозуміння. Перебудова виробничих і трудових відносин нові форми застосування і використання праці істотно вплинули не тільки на індивідуальні трудові відносини а й на структуру і зміст організаційноуправлінських відносин що виникають між власником підприємства або уповноваженою ним особою з одного боку і трудовим...
40986. 4-х комнатный жилой дом мансардного типа 103.5 KB
  Расширился ассортимент, и повысилось качество применяемых в отечественном строительстве отделочных материалов — всех видов керамической плитки, покрытий для пола и стен, а также керамических санитарных и санитарно-технических изделий.
40987. Мова і культура 148.5 KB
  Однак з іншого боку у самій матерії мови у ряду істотних характеристик мовної структури позначилася біологічна природа людини. Психофізіологічні можливості знакової діяльності людини зумовили багаторівневу організацію мови визначили кількісні параметри окремих рівнів наприклад обсяг фонологічної системи що коливається в різних мовах в інтервалі від 10 до 100 одиниць; обсяг словника в інтервалі від 10 тисяч до півмільйона слів; вияв надмірності в мові. Культура визначає план змісту мови. У молекулярній біології і семіотиці був виявлений...
40988. Стратегии позиционирования в маркетинге, стратегия эффективного позиционирования, проблемы разработки стратегии позиционирования 233 KB
  Целью данной работы является детальное изучение понятия позиционирования в маркетинге и рассмотрение стратегий позиционирования. Для достижения поставленной цели мною решались следующие задачи: раскрытие понятия позиционирования, выявления ключевых концепций и идей позиционирования
40989. ПОЛІТИЧНА ЛІНГВІСТИКА. МОВНА ПОЛІТИКА 115.5 KB
  Потрыбно постійно памятати що будьяке рішення щодо мови це політичне рішення яке має прийматися при одночасному врахуванні обєктивних комунікативних потреб й механізму групової ідентифікації. Крисін ставлять перед собою і таке завдання: регулювати розвиток і функціонування мови мов не покладаючись цілком на самоплин мовного життяâ. На нашу думку не самі соціолінгвісти регулюють розвиток і функціонування мови чи мов у суспільстві а держава її владні інститути. Сьогодні вже можна говорити про чітко окреслену...
40990. Психологія стресу та його наслідки 80.5 KB
  Функції природа та фази стресу. Методи подолання стресу. Стан стресу може виникати під впливом найрізноманітніших життєвих умов починаючи із повсякденних турбот і закінчуючи екстремальними ситуаціями так званими ударами долі .
40991. Проектирование 2-х этажного пятикомнатного жилого дома 121 KB
  Однако на сегодняшний день ситуация на рынке малоэтажного строительства еще весьма неоднозначна. С одной стороны, есть огромный неудовлетворенный потенциальный спрос на загородное жилье у горожан, уставших от городского шума, плохой экологии и тесноты. С другой стороны, наблюдается явное несоответствие спроса и предложения на рынке.
40992. ПЛАНУВАННЯ НАВЧАЛЬНОГО ПРОЦЕСУ З ІНОЗЕМНОЇ МОВИ 153 KB
  Система планування в середній школі охоплює послідовне планування в межах усього курсу навчання чвертей циклу уроків та окремого уроку виходячи з конкретних цілей кожного відрізка навчального процесу. Вчитель повинен усвідомити призначення кожного елемента уроку його взаємодію з іншими елементами уроку. Підготовча робота вчителя до уроку здійснюється послідовно і включає: аналіз змісту матеріалу визначення типу уроку формулювання цілей уроку поетапний розподіл навчального матеріалу визначення часу на його опрацювання розробку...