4.2 Расчет погрешностей потенциометра

Основными источниками погрешностей потенциометра являются зона нечувствительности, технологические погрешности, температурные и др. Зона нечувствительности обусловлена тем, что перемещение щетки в пределах одного витка не вызывает изменения выходного сигнала. При переходе щетки с витка на виток выходной сигнал изменяется скачком на величину сопротивления R одного витка (витковая погрешность).

Витковая погрешность от полного сопротивления

Температурная погрешность при изменении температуры на 10ºС Δt=10ºС

Погрешность от трения – скольжения щетки по обмотке

Мт = Рк f r,		(39)
где Рк –	контактное нажатие щетки в Н;
f –	коэффициент трения скольжения, равный 0,25…0,30;
r –	радиус (плечо) щетки, мм.

5 Динамический расчет

При использовании манометров в качестве первичных приборов в системах управления и регулирования возникает динамическая погрешность, зависящая от динамических свойств самого манометра и от характера изменения измеряемого давления.

При разработке приборов и датчиков давления необходимо определить частоту собственных колебаний подвижной системы.

Расчет частоты собственных колебаний дает возможность определить быстродействие прибора и выбрать частотный диапазон измеряемых давлений.

Частота собственных колебаний подвижной системы определяется по формуле

		(40)
где k –	приведенная жесткость;
m –	приведенная масса подвижных элементов прибора.

Приведенную массу для прибора с рычажно-зубчатой передачей рассчитывают по формуле

		(41)
где –	масса поступательно-перемещающихся деталей;
J1, J2 –	моменты инерций соответственно зубчатого сектора и шестерни;
–	массы соответственно трубчатой пружины, пробки и шатуна.

6 Расчет погрешностей прибора

В манометрических приборах и датчиках давления можно выделить следующие основные причины возникновения погрешностей: от неточности изготовления геометрических размеров деталей (шкал, рычагов, зубчатых колес и т.п.), от трения в механизме прибора, от неуравновешенности деталей и нелинейности передаточного механизма, от влияния температур, несовершенства упругого элемента (гистерезис, последействие, нелинейность) и т.д.,[7].

Наибольшую величину в манометрах имеют погрешности линейности рычажного механизма и чувствительного элемента, трения в опорах, температурная погрешности и погрешности гистерезиса упругого элемента.

Формулу для расчета погрешности линейности передачи получают как разность между действительной и требуемой характеристиками прибора (датчика).

Для прибора с кривошипно-ползунным механизмом можно записать:

В относительном виде

,		(42)
где –	максимальный угол поворота кривошипа от среднего положения.

Таким образом, с уменьшением угла поворота кривошипа погрешность схемы уменьшается.

Погрешность линейности чувствительного элемента – мембраны

		(43)
где –	абсолютная погрешность мембранного блока;
–	погрешность линейности.

Относительная погрешность одной мембраны

.

Относительная погрешность коробки мембран

.

Погрешность, вызываемая трением в механизме, обусловлена наличием сил трения в сопряженных деталях кинематической цепи.

Для приближенного расчета приведенной силы трения воспользуемся формулой

,		(44)
где –	максимальный момент спирали, обеспечиваемый кинематическое замыкание цепи и преодоление сил трения.

Относительная погрешность трения

,		(45)
где –	тяговая сила упругого чувствительного элемента.

При изготовлении приборы тарируют при нормальной температуре (15÷20ºС), но в условиях эксплуатации температура может изменяться от –60 С до +60ºС и выше. Изменение температуры вызывает появление температурных погрешностей. Изменение модуля упругости материала приводит к увеличению прогиба упругого чувствительного элемента (мембраны, трубчатой пружины) при повышении температуры и уменьшению прогиба при понижении температуры.

Расчет температурной погрешности упругого элемента:

,		(46)
где λЕ –	температурный коэффициент модуля упругости материала чувствительного элемента;
Δt –	температурный диапазон работы прибора.

Используемые источники:

1 Асс Б.А., Антипов Е.Ф., Жукова Н.М. Детали авиационных приборов. – М.: Машиностроение, 1979.

2 Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов.М.: Машгиз, 1981.

3 Гонек Н.Ф. Манометры. -.: Машиностроение. Ленинградское отделение,1970.

4 Зайцев С.А. Контрольно-измерительные приборы и инструменты. Учебник.- изд. Академия, 2008 г.,.

5 Милосердин Ю.В. и др. Расчет и конструрование механизмов приборов и установок: Учебное пособие.- М.: Машиностроение, 1985

6 Щепетов А.Г. Теория, расчет и проектирование измерительных устройств: в 2 ч.- Стандартинформ, 2006 г.,.

7 Любомудров С.А., Тарасов С.Б. Метрология, стандартизация и сертификация. Выбор средств измерения. - издательство Политехнического университета СПб., 2008.

8 Молчанов А.Г., Вилюм Л.Б. Методические указания к курсовому проекту. ППИ., 1987

Приложение

Рисунок П – Трубчатый прибор давления.

8