4 Електричні розрахунки

Здійснимо електричний розрахунок елементів принципової схеми системи технічної діагностики.

Розрахуємо значення резисторів за формулою:

, (4.1)

де - мінімальне значення напруги для рівня логічної одиниці;

- спад напруги на світлодіоді;

- струм на світлодіоді.

Підставивши значення, отримаємо:

(кОм).

Розрахуємо значення резисторів за формулою:

. (4.2)

З документації на оптрон 4N35 визначаємо струм , .

Отже = =100 мА, = 0.5 B.

Підставивши значення, отримаємо:

(Ом).

Розрахуємо значення резисторів за формулою:

, (4.3)

де - вихідна напруга мікросхеми AD7805.

Підставивши значення, отримаємо:

(Ом).

Оберемо значення резисторів кОм. Згідно з документацією на мікроконтролер MSP430F149, в який вбудований АЦП визначаємо номінали конденсаторів С₁₇ = С₂₀ = С₂₂ = 10 мкФ та С₁₈ = С₁₉ = С₂₄ = 100 нФ. З документації на мікросхему AD7815 визначаємо номінали С₁, С₂, С₃, С₄ та С₅, С₇, С₁₃, С₁₆. Отже, обираємо конденсатори С₁ = С₃ = С₅ = С₁₃ = 100 мф та С₂ = С₄ = С₇ = С₁₆ = =100 нФ. До портів мікроконтролера ХIN та ХOUT під’єднано конденсатори С₁₁ та С₁₄, між якими розташований кварцовий резонатор ZQ, призначений для того, щоб задавати такт роботи мікроконтролера. Його частота f=1 мГц. Візьмемо пФ. З документації на мікросхему MAX232 визначаємо номінали конденсаторів С₁₈, С₁₉, С₂₂, С₂₄ . Отже, обираємо конденсатори С₂₄ = С₂₅= С₂₈ = =С₃₀ = 1 мФ. З документації на мікросхему AD7805 визначаємо номінали конденсаторів С₂₀, С₂₁, С₂₃, С₂₅. Отже, обираємо конденсатори С₂₀ = С₂₁ = С₂₃ = =С₂₅ = 220 мФ.

Обираємо діоди VD1 та VD2 - діоди напівпровідникові імпульсні 1N4148 Мають такі характеристики:

- постійна зворотна напруга, U_R - 75 В;

- імпульсна зворотна напруга, U_RM - 100 В;

- температура збереження, Т_зб – від – 65 до + 200 °C;

- робоча температура навколишнього середовища – від – 65 до + 150 °C;

- пряма напруга U_F1 = 0,1 В;

- зворотний струм I_R1 = 5 мкА;

- зворотний струм I_R2 = 0,025 мкА;

- зворотна пробивна напруга U_BR – 100 В.

5 Розрахунок похибки вимірювання

Розрахуємо похибку квантування АЦП за такою формулою:

(5.1)

де n – розрядність АЦП, n=12;

­– напруга АЦП; = 2,5 В.

Підставивши значення, отримаємо:

.

Розрахунок СКВ похибки квантування за такою формулою:

. (5.2)

Підставивши значення, отримаємо:

.

Далі розрахуємо похибку, яка буде виникати в результаті не досконалості самого датчика вимірювання параметрів вібрації.

Розрахунок СКВ похибки кожного датчика за такою формулою:

. (5.3)

Підставивши значення, отримаємо:

;

;

;

;

.

Розрахуємо загальне СКВ похибки датчиків за такою формулою:

. (5.4)

Підставивши значення, отримаємо:

.

Розрахунок загального СКВ похибки системи за такою формулою:

. (5.5)

Підставивши значення, отримаємо:

.

Висновки

В рамках даного курсового проекту була розроблена система технічного діагностування електричних машин на основі вібраційних параметрів, яка характеризується високою швидкодією, простотою обробки інформації, яка знижує імовірність помилок, а також простотою конструкції, що відповідно підвищує його надійність.

Отже, в результаті проектування була створена мікропроцесорна п`ятиканальна вимірювальна система, яка задовольняє всім вимогам, що поставлені в технічному завданні, тобто забезпечує достатній діапазон вимірювання метеорологічних величин і незначну похибку.

На першому етапі проектування було розглянуто три можливих реалізації структурної схеми вимірювальної системи і, після ретельного аналізу їх метрологічних та економічних характеристик, був обраний оптимальний варіант.

На заключному етапі була розроблена електрична принципова схема, компонентами якої є найсучасніші мікросхеми відомих світових виробників. Це дозволило спростити керування системою, а також підвищити рівень її надійності.

Базуючись на технічну документацію заводів-виробників компонентів, що використовувались в електричній схемі, були проведені розрахунки всіх її елементів.

Література

1. Барков А.В. Диагностирование и прогнозирование состояния подшипников качения по сигналу вибрации. Журнал Судостроение №3 – 1985. – 21-23 с.

2. Баркова Н.А. Виброакустические методы диагностики СЭУ. Учебное пособие – Ленинград: Изд.Ленинградского кораблестроительного института, 1986.

3. Александров А.А., Барков А.В., Баркова Н.А., Шафранский В.А. Вибрация и вибродиагностика судового электрооборудования. – Ленинград: Изд.Судостроение, 1986г.

4. Викторов В. А., Лункин Б. В., Совлуков А. С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов – М.: Энергоиздат, 1989. – 124 - 162 с.

5. Шубов И.Г. Шум и вибрация электрических машин. – Л.: Энергоатом издат, 1986 г.

6. http://www.vibrotek.com/russian/articles/book/index.htm

7. http://sensors.com.ua/index.php?mod=pages&page=accelerometers

8. http://electrolibrary.info/subscribe/sub_16_datchiki.htm

9. http://www.zetms.ru/catalog/vibrodats/icp/3x.php

10. http://www.vibration.ru/osn_vibracii.shtml

11. http://www.files.kepnung.if.ua/methodical/nkd/lek/Rozdil%201.doc

12. http://www.analog.com

13. http://vibro.lg.ua/datchiki.php