. (1)

2.2 Выбор усилителя мощности

В качестве электронного усилителя принимаем усилитель напряжения У5 - 11, обеспечивающий необходимую мощность электронагревательного элемента. С ЭВМ поступает сигнал с максимальным значением напряжения 12 В, а для работы ЭНЭ необходимо напряжение 30 В. Таким образом, для согласованной работы системы необходимо усилительное звено с коэффициентом усиления 2,5. Такими свойствами обладает усилитель напряжения УМ -11.

Технические характеристики усилителя:

-напряжение питания, В 15;

-коэффициент усиления 5…1000;

-потребляемая мощность, В·А 7;

-температура окружающей среды, ºС 0…40;

-атмосферное давление, кПа 80-106.

Передаточная функция усилителя напряжения имеет вид:

. (2)

2.3 Выбор электронагревательного элемента

В качестве электронагревательного элемента предполагается использование встроенной ложе пациента нагревательной сетки из токопроводящего материала.

Технические характеристики ЭНЭ:

- напряжение питания, В 30;

- потребляемая мощность, В·А 7;

- температура окружающей среды, ºС -30…40;

- атмосферное давление, кПа 70-106.

Передаточная функция ЭНЭ имеет вид апериодического звена второго порядка:

(3)

2.5 Выбор датчика температуры

Для корректной работы системы и поддержания заданной температуры в инкубаторе, необходимо использование датчика температуры.

Так как система работает в нормальных условиях, то измерение большого перепада температур не требуется. На основании этого выбираем датчик температуры ТСМ-6114.

Технические характеристики прибора:

- погрешность прибора, С⁰ ±0,5;

- предел измеряемых температур -50…+100;

- сопротивление датчика, Ом (при t=50⁰ ) 99,58;

- относительная влажность воздуха, % 30 – 95;

- постоянная времени прибора , с 0,02;

- масса прибора, кг не более 0,3;

- число чувствительных элементов 1;

- напряжение питания, В 24.

Исходя из того, что график работы датчика температуры – линейная характеристика, передаточная функция будет иметь вид:

,

где Т – постоянная времени прибора.

Рассчитаем коэффициент усиления:

,

где R – сопротивление датчика;

Q – верхний предел измерения температуры.

.

Тогда передаточная функция датчика температуры будет иметь вид:

. (4)

2.5 Выбор камеры пациента.

Корпус инкубатора изготовлен из стеклопластика, благодаря чему он легок и очень прочен; колпак изготовлен из плексгласа, он легко снимается для обработки. Для доступа к ребёнку в колпаке имеется большая боковая дверка, дверка для доступа к голове ребенка и выдвижения ложа пациента, и 4 отверстия для рук с прозрачными крышками. Для улучшения гигиенических свойств колпак не содержит никаких резиновых прокладок.

Внутренние размеры камеры пациента, см 58х32х23.

Передаточная функция замкнутой емкости имеет вид:

₍₅₎

3 РАСЧЁТ ДАТЧИКА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

3.1 Датчик температуры

Для поддержания заданной температуры в инкубаторе необходимо измерительное устройство, передающее сигнал микропроцессору. В качестве такого устройства взят датчик температуры ТСМ-6114.

Термометры сопротивления предназначены для измерения температуры в диапазоне от -200°С до +600°С. Они бывают металлические и полупроводниковые. Для изготовления металлических термометров используется медь и платина. Медные термометры работают в диапазоне от 0°С до 200°С. Градуировочная характеристика в этом достаточно узком диапазоне температур линейная

R_тс=R₀ (1 + α∙T)

где R₀ – значение сопротивления при 0°С,

α = 0,486∙10^-3 1/град - температурный коэффициент сопротивления или чувствительность термометра сопротивления,

Т – температура в °С.

Конструкции термометров чрезвычайно разнообразны и определяются, главным образом, областью применения. Наиболее часто ТС выполняются в виде бифилярной обмотки тонкого медного или платинового провода на диэлектрическом основании. Бифилярная обмотка необходима для получения безиндуктивного сопротивления. Для защиты от агрессивных сред, используются разнообразные чехлы из нержавеющей стали и других материалов, что увеличивает массу датчика и ухудшает его динамические характеристики.

Градуировочные характеристики платиновых термометров стабильны во времени и мало различаются от экземпляра к экземпляру. Медные термометры уступают платиновым с метрологической точки зрения, но вследствие их сравнительной дешевизны широко применяются, если соответствуют температурному диапазону и требованиям точности.

В результате расчета датчика построим статическую характеристику зависимости сопротивления датчика от температуры.

Рисунок 2 – Зависимость сопротивления термометра от температуры

На основании полученных статических характеристик можно сделать вывод о том, что данный датчик подходит для системы.

4 РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ