Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Кафедра «Автоматика»
ОТЧЕТ
ОБ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
по теме «Разработка и исследование преобразователя сигнала тензометрического датчика»
Разработал:
Андронычев Е.А.
Руководитель:
Селяев Н.А.
Москва 2013г.
РЕФЕРАТ
Отчет 13 стр., 5 рис., 6 источников
ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК, ИЗМЕРЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ, ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ;
Объектом исследования является тензометрический датчик.
Цель работы – разработка и исследование преобразователя сигнала тензометрического датчика.
Проведена учебно-исследовательская работа.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………….………..4
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ……………………………....………...6
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ……………………………….....……...…7
1 Разработка схемы преобразователя.............................................7
2 Устройство и технические характеристики …………………....8
3 Схема преобразователя сигнала тензометрического датчика....10
РЕЗУЛЬТАТЫКОНСТРУИРОВАНИЯ………………………...11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………….…..12
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………….….13
ВВЕДЕНИЕ
Деформа́ция (от лат. deformatio — «искажение») — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.
В нашей жизни мы постоянно сталкиваемся и деформацией. Деформация растяжения, сжатия, сдвига, изгиба, кручения-все это может привести к разрушению конструкций, выводу техники из строя. Поэтому деформацию необходимо отслеживать и минимализировать.
Измерение деформации производится либо в процессе испытания материалов с целью определения их механических свойств, либо при исследовании сооружения в натуре или на моделях для суждения о величинах напряжений. Упругие деформации весьма малы, и их измерение требует высокой точности. Наиболее распространённый метод исследования деформации — с помощью тензометров. Кроме того, широко применяются тензодатчики сопротивления, поляризационно-оптический метод исследования напряжения, рентгеноструктурный анализ. Для суждения о местных пластических деформациях применяют накатку на поверхности изделия сетки, покрытие поверхности легко растрескивающимся лаком или хрупкими прокладками и т. д.
В данной работе использовался тензометрический датчик
Тензометрический датчик (от лат. tensus — напряжённый) (тензодатчик) — прибор для измерения деформации различных конструкций, тензометрии. Существует множество способов измерения деформаций: тензорезистивный, оптико-поляризационный, пьезорезистивный, волоконно-оптический или простым считыванием показаний с линейки механического тензодатчика. Среди электронных тензодатчиков, наибольшее распространение получили тензорезистивные датчики.
Тензорезистивный датчик обычно представляет собой специальную упругую конструкцию с закреплённым на ней тензорезистором и другими вспомогательными деталями. После калибровки, по изменению сопротивления тензорезистора можно вычислить степень деформации, которая будет пропорциональна силе, приложенной к конструкции.
Существуют разные типы датчиков:
· датчики силы (измеряет усилия и нагрузки)
· датчики давления (измерение давления в различных средах)
· акселерометры (датчик ускорения)
· датчики перемещения
· датчики крутящего момента
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
В ходе учебно-исследовательской работы необходимо разработать преобразователь сигнала тензометрического датчика.
Технические требования
ü В качестве датчика используется медицинский тензометрический датчик.
ü Диапазон измеряемых напряжений постоянного тока в диапазоне от 0 до 10 В.
ü Функция преобразования - линейная вида y(x)=А+Kx.
ü Основная погрешность преобразования – не более 0.5%.
ü Постоянная времени преобразователя не более 0,1 с.
ü Питание изделия должно осуществляться от источника напряжения постоянного тока ±15 В ±5%.
ü Условия эксплуатации – лабораторные.
Необходимо смоделировать схему в пакете Multisim, разработать печатную плату преобразователя в пакете Altium Designer. По разработанной схеме требуется изготовить и произвести монтаж печатной платы. Завершением УИР является исследование работы преобразователя на панели платформы NI ELVIS с использованием пакета Labview и написание отчета.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ
Разработка схемы преобразователя
Для питания датчика используется напряжение с NI ELVIS +5В и -5В и стабилизируется стабилизатором напряжения LM7805.(рис.1)
Рис.1- Расположение выводов
Для усиления напряжения используется усилитель напряжения AD620(Рис. 2), имеющий разводку стандартную для 8-контактного корпуса. Его коэффициент передачи устанавливается с помощью одного внешнего резистора номиналом 50Ом. В схеме используются конденсаторы номиналом 0,22мкФ, они играют роль фильтров высоких и низких частот.
Предполагаемый диапазон изменения выходного напряжения 0÷5 В.
Рис.2 – Расположение выводов