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

34859. Алфавит и зарезервированные слова 47 KB
  Алфавит языка Turbo Pscl Для записи программы на языке ТР используется набор знаков включающий буквы цифры и специальные символы. Вот эти слова: ND GOTO PROGRM SM IF RECORD RRY IMPLEMENTTION...
34860. Закон попиту, вплив на попит цінових і неціновихфакторів 144.5 KB
  Закон попитувплив на попит цінових і неціновихфакторів Рішення які приймаються учасниками ринкових взаємовідносин каються насамперед у бажанні і можливості продавати і купувати товари іуги або ресурси. Розмір попиту кількість благ і послуг котрі споживачі готові й ь змогу купити по деякій ціні і протягом певного періоду часу. Якщо абстраіуватися від різних чинників що впливають на ціну іру і попит на цей товар то можна сказати що корінна властивість попиту ігає в наступному: зниження ціни веде до відповідного...
34861. Закон пропозиціі, вплив на пропозмціію цінових і не цінових факторів 165 KB
  Закон пропозиціі вплив на пропозмціію цінових і не цінових факторів Розмір пропозиції це різні кількості товарів і послуг що виробник N здатний виробити і запропонувати до продажу на ринку по кожній гній ціні з ряду можливих цін протягом визначеного періоду часу. Якщо всі інші чинники будуть незмінними то виникає прямий між ціною і кількістю запропонованого продукту тобто з підвищенням ювідно зростає і розмір пропозиції; із зниженням цін скорочується ■ р...
34862. Взаємодія попиту і пропозиціі 177.5 KB
  Ціна в 3 у. за тонну кукурудзи називається ціною ринкої клірингу або ціною рівноваги коли розмір пропозиції і розмір по і врівноважуються тобто ціна в 3 у. виступає як єдина стійка ціна кукуру. Ціна рівноваги характеризує той рівень ціни при якому ріши виробників про продаж і рішення споживачів про покупку взаі узгоджуються.
34863. Конкуренція. Типи конкурентноі поведінки 22 KB
  Конкуренція. Є два види конкуренціі : аДосконала чиста бНедорсконала Досконала чиста конкуренція характеризується існуваню великої кількості продавців що оперують на ринку однорідними стандартнго продуктами. Недосконала конкуренція протилежність чистої конкурени означає той чи інший ступінь впливу виробника на ринок товарів та послуг. Монополістична конкуренція...
34864. Методи конкурентноі боротьби. Типи ринків 24.5 KB
  Це ідеальна модель застосування якоі дозволяє реальні еномічні відносини:1дуже багато малих ідприємців фле мало великих 2нема барєрів входження в пеіну галузь 3товар має бути повністю однаковий з продозиціі покупця 4усі учасники себе раціонально Недосконала конкуренція :це такий стан ринку за якоі продавці можуть здійснювати вплив на ринкову ціну така ситуапція означає існування монополії. Монополія покупців може існувати на...
34865. Характеристика чистої конкуренції 20.5 KB
  Характеристика чистої конкуренції. Одним із характеристик чистої конкуренції є: 1 Розвиток молого і середнього бізнесу2 великий попит товарів і пропозицій3 відсутність будь якої монополії 4 ціна на продукт в залежності від великої конкуренціїлишається стабільною або знижається5 всі товари мають велику якість і недорогі6 виробники удосконалюють обладнання що призводить до зменшення сировиних витрат і до збітьшення якості продукціїтобто за мінімальні витрати ми отримуємо максимальні доходи7 відсутній барєр до вступу в певну галузь виходу...
34867. Характеристика валового національного продукту. Структура ВНП і методика його розрахунку 127 KB
  Структура ВНП і методика його розрахунку ВНП головний показник при складанні системи національнії рахунків. Основні характеристики ВНП: 1. ВНП відбиває поточне виробництво незалежно від того чи вів продукція продана або частина її залишається в запасах. ВНП це грошовий вартісний показник що дозволяє врахувапі різнорідні товари та послуги й зіставляти різні обсяги ВНП вироблені в річ роки.