Содержание.
1.Задание…………………………………………………………3
2.Введение………………………………………………………4
3. Разработка функциональной схемы преобразователя малых линейных перемещений………………………………………………….8
4.Расчет параметров преобразователя малых линейных виброперемещений, расчет ширины отверстия………………………………10
5. Расчет мощности и максимального тока фотодиода………………………………………………………11
6.Разработка и расчет преобразователя ток-напряжение…………………………………………………….14
7.Разработка и расчет компаратора………………16
8.Реализация счета………………………………………….19
9.Реализация индикации………………………………..20
10.Выводы по работе………………………………………21
11.Список использованной литературы…………22
1. Задание.
Преобразователь малых линейных перемещений.
Функциональная схема:
рис.1.
1)Диапазон возможных перемещений 0..16 мм
Погрешность преобразования 0.1%
Индикаторы: а) матричный 128х128
б) сегментный для отображения частоты
колебаний среднего значения
в)сегментный для отображения амплитуды (максимального
отклонения)
Разработать принципиальную электрическую схему преобразователя, рассчитать ее параметры, разработать конструкцию узла преобразователя.
- Частота колебаний + амплитуда
- Частота колебаний + постоянная смещения
2. Введение.
В мире известны много различных методов измерения прецизионных линейных и угловых перемещений объектов, например:
1.Измерители на индуктивных преобразователях:
2. Измерители со световой решеткой.
3. Емкостные измерители перемещений и микроперемещений.
4. Лазерные интерференционные измерители перемещений
и тд.
Рассмотрим некоторые из них.
Вибро-датчики
Реагируют на наличие вибрации и ударов. Работают на основе пьезоэффекта или электромагнитной индукции. Отличаются низкой стоимостью и высоким уровнем ложных срабатываний. Массовое применение находят, в основном, в наиболее дешевых системах автомобильной сигнализации.
Пьезоэлектрический датчик
Представляет собой измерительный преобразователь механического усилия в электрический сигнал. Его действие основано на использовании пьезоэлектрического эффекта. Под действием измеряемого давления на внешней и внутренней сторонах пары пластин пьезоэлектрика возникают электрические заряды, причём суммарная эдс (между выводом и корпусом) изменяется пропорционально давлению. П. д. целесообразно применять при измерении быстроменяющегося давления; если давление меняется медленно, то возрастает погрешность преобразования из-за "стекания" электрического заряда с пластин на корпус. Включением дополнительного конденсатора параллельно П. д. можно уменьшить погрешность измерения, однако при этом уменьшается напряжение на выводах датчика. Основные достоинства П. д. — их высокие динамические характеристики и способность воспринимать колебания давления с частотой от десятков гц до десятков Мгц. Применяются при тензометрических измерениях, в весовых и сортировочных (по весу) устройствах, при измерениях вибраций и деформаций и т.д. Ниже рассмотрим подробнее понятие пьезоэлектричества, на котором основана работа пьезоэлектрического датчика.
Пьезоэлектричество (от греч. piézo — давлю и электричество), явления возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект) и возникновения механических деформаций под действием электрического поля (обратный пьезоэлектрический эффект). Прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты наблюдаются в одних и тех же кристаллах — пьезоэлектриках. Первое подробное исследование пьезоэлектрических эффектов сделано в 1880 братьями Ж. и П. Кюри на кристалле кварца. В дальнейшем пьезоэлектрические свойства были обнаружены более чем у 1500 веществ, из которых широко используются сегнетова соль,титанат бария и др. (см. Пьезоэлектрические материалы).
Пьезоэлектрические свойства кристаллов связаны с их структурой. Ими обладают все пироэлектрики (спонтанно поляризованные диэлектрики). При механической деформации пироэлектрика меняется величина его спонтанной поляризации, что и наблюдается как прямой пьезоэлектрический эффект. Пьезоэлектрические эффекты наблюдаются также в некоторых непироэлектриках (например, у кварца). Справедливо общее утверждение: кристаллы, обладающие центром симметрии, не могут быть пьезоэлектриками. Это объясняется тем, что при деформации кристалла центр симметрии сохраняется, а при наличии центра симметрии не может быть поляризации . Наличие других элементов симметрии (оси, плоскости симметрии) может "запрещать" появление поляризации в определённых направлениях или при некоторых определённых деформациях .