Реферат: Датчики скорости

<div v:shape="_x0000_s1028">

Московский ордена  Ленина, ордена Октябрьской Революции

 и ордена Трудового Красного Знамени.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.Э.БАУМАНА

<div v:shape="_x0000_s1032">

<img src="/cache/referats/16373/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

<img src="/cache/referats/16373/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1027"><img src="/cache/referats/16373/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1026">                                                                                                                                                                                                       

<div v:shape="_x0000_s1029">

Факультет: Информатики и систем управления

Кафедра: Проектирование и технология производства электронной аппаратуры (ИУ4)

______________________________________________________________________________

<div v:shape="_x0000_s1030">

Реферат

Датчики скорости

<div v:shape="_x0000_s1031">

По курсу:                  Введение в специальность                  

Студент:                  Федосов А. В.                       ИУ4-12   

                            (фамилия, инициалы)                  (индекс группы)

Руководитель:                              Шахнов В. А.                              

                                               (фамилия, инициалы)

Москва

2003


Аннотация

В работе рассказывается как одатчиках скорости, их области применения и принципах действия, так и об общихсвойствах датчиков, их месте в воспринимающих системах и величинах, которыеиспользуют для их описания.

Inthis work it is being told as about detectors of speed, area of theirapplication and principles of work as about general properties, their place ingrasp systems and values, which are used for their description.

Содержание

Введение

Стр. 4

Общие свойства датчиков

Стр. 5

Датчики скорости

Стр. 7

Заключение

Стр. 10

Список использованных источников

 Стр. 11

Приложение 1: внешний вид некоторых моделей датчиков скорости.

Стр. 12

Введение

За последниегоды в технике измерения и регулирования параметров различных процессов всёболее и более возрастает роль отрасли изготовления и применения датчиков. Этаотрасль, постоянно развиваясь, служит основой создания разнообразных вариантовсистем автоматического регулирования.

Такоеразвитие обусловлено прежде всего гигантским прогрессом микроэлектроники.Широкий спектр применений микро-ЭВМ в бытовой технике, автомобилестроении идругих областях промышленности всё в большей мере требует недорогих датчиков,выпускаемых крупными сериями. Как следствие этого появляются новые интересные ив то же время недорогие устройства на датчиках.

<span Times New Roman",«serif»">Общиесвойства датчиков

На датчикмогут одновременно воздействовать различные физические величины (давление,температура, влажность, вибрация, ядерная реакция, магнитные и электрическиеполя и т. д.), но воспринимать он должен только одну величину, называемуюестественной величиной <img src="/cache/referats/16373/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

На рисунке 1показано устройство воспринимающей системы. Датчик возвращает некую величину <img src="/cache/referats/16373/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1027"><img src="/cache/referats/16373/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

АЦП

Amp

Поток, Ф

Физич. величины

Аналог. сигнал

Цифр. сигнал

Приёмник измеряемой величины «датчик»

Предварительная обработка сигналов

Возможное место разъёма

<img src="/cache/referats/16373/image012.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1033 _x0000_s1034 _x0000_s1035 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1038 _x0000_s1039 _x0000_s1040 _x0000_s1041 _x0000_s1042 _x0000_s1043 _x0000_s1044 _x0000_s1045 _x0000_s1046 _x0000_s1047 _x0000_s1048 _x0000_s1049 _x0000_s1050 _x0000_s1051 _x0000_s1052 _x0000_s1053 _x0000_s1054 _x0000_s1055 _x0000_s1056 _x0000_s1057 _x0000_s1058 _x0000_s1059 _x0000_s1060 _x0000_s1061 _x0000_s1062 _x0000_s1063 _x0000_s1064 _x0000_s1065 _x0000_s1066 _x0000_s1067 _x0000_s1068 _x0000_s1069 _x0000_s1070 _x0000_s1071 _x0000_s1072 _x0000_s1073 _x0000_s1074 _x0000_s1075"><img src="/cache/referats/16373/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1029">  — первичныйпроцесс, <img src="/cache/referats/16373/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1030">  — вторичный процесс, <img src="/cache/referats/16373/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1031">  — измерительный мост, Amp–усилитель.

Функциональнуюзависимость выходной величины <img src="/cache/referats/16373/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1032"> датчика отестественной измеряемой величины <img src="/cache/referats/16373/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> в статическихусловиях, выраженную аналитически, таблично или графически, называютстатической характеристикой датчика.

Статическаячувствительность представляет собой отношение малых приращений выходнойвеличины к соответствующим малым приращениям входной величины в статическихусловиях. По определению, статическая чувствительность равна <img src="/cache/referats/16373/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> или, переходя кпределу, будем иметь

<img src="/cache/referats/16373/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

Это соотношение являетсяпостоянным, когда выходная величина (выходной сигнал) представляет собойлинейную функцию входной величины (выходного сигнала). Если имеется нелинейнаяфункция, то должны быть указаны точки, к которым относится даннаячувствительность. В некоторых случаях чувствительность может быть представленав виде наклона секущей между двумя характеристическими точками статическойнелинейной характеристики.

Понятиестатической чувствительности аналогично понятию коэффициента усиления;градиента; коэффициента чувствительности.

Чувствительностьдатчика – это, как правило, именованная величина с разнообразной размерностью,зависящей от природы входной и выходной величин.

Понятиечувствительности можно распространить на динамические условия работы. При этомпод чувствительностью подразумевают отношение скорости изменения выходногосигнала к соответствующей скорости изменения входного сигнала:

<img src="/cache/referats/16373/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1036">

В случаепериодических, в частности синусоидальных, сигналов чувствительность может бытьопределена как отношение амплитуд выхода и входа.

Под порогомчувствительности датчика понимают минимальное изменение измеряемой величины(входного сигнала), вызывающее изменение входного сигнала. Наиболее характернымпоказателем качества датчика является полный диапазон датчика, выражаемыйотношением

<img src="/cache/referats/16373/image023.gif" v:shapes="_x0000_i1037">

где <img src="/cache/referats/16373/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1038">  — естественный пределизмерения; <img src="/cache/referats/16373/image027.gif" v:shapes="_x0000_i1039">  — порогчувствительности датчика.

Для каждоготипа датчиков существует практически достижимый предел величины <img src="/cache/referats/16373/image029.gif" v:shapes="_x0000_i1040">

Гистерезисомназывают неоднозначность хода статической характеристики датчика при увеличениии уменьшении входной величины.

Для упругихэлементов (мембраны, пружины и т. д.) в понятие гистерезис также включаютпонятие упругое последействие.

Гистерезисотносится в общем случае к случайным погрешностям, так как его величинаопределяется не только значениями входной величины, но и временнымихарактеристиками работы датчика. Гистерезис выражается в процентах

<img src="/cache/referats/16373/image031.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

где <img src="/cache/referats/16373/image033.gif" v:shapes="_x0000_i1042">  — изменение выходнойвеличины в рабочих пределах.

Гистерезисвозникает в датчиках из-за внутреннего трения в упругих элементах, трения вподвижных элементах, ползучести (например, в наклеиваемых тензодатчиках),магнитного гистерезиса и т. п.

Основнойпогрешностью датчика является максимальная разность между действительнымзначением выходного сигнала и его величиной, соответствующей истинному значениювходного параметра. Эта разность определяется по статической характеристикедатчика при нормальных условиях и обычно относится к разности предельныхзначений выходной величины:

<img src="/cache/referats/16373/image035.gif" v:shapes="_x0000_i1043">

Нормальнымиусловиями эксплуатации датчика являются: температура окружающей среды <img src="/cache/referats/16373/image037.gif" v:shapes="_x0000_i1044"><img src="/cache/referats/16373/image039.gif" v:shapes="_x0000_i1045"><img src="/cache/referats/16373/image041.gif" v:shapes="_x0000_i1046"><img src="/cache/referats/16373/image043.gif" v:shapes="_x0000_i1047">

Дополнительныепогрешности датчика – это погрешности, вызываемые изменением внешних условий посравнению с нормальными. Они выражаются в процентах, отнесённых к изменениюнеизмеряемого параметра (например, температурная погрешность <img src="/cache/referats/16373/image045.gif" v:shapes="_x0000_i1048"> на <img src="/cache/referats/16373/image047.gif" v:shapes="_x0000_i1049"> и т. д.).

Первичнойпогрешностью датчика называют отклонение его параметра от расчётного значения:

<img src="/cache/referats/16373/image049.gif" v:shapes="_x0000_i1050">

где <img src="/cache/referats/16373/image051.gif" v:shapes="_x0000_i1051">  — первичнаяпогрешность параметра <img src="/cache/referats/16373/image053.gif" v:shapes="_x0000_i1052"><img src="/cache/referats/16373/image055.gif" v:shapes="_x0000_i1053">  — расчётное значениепараметра <img src="/cache/referats/16373/image053.gif" v:shapes="_x0000_i1054"><img src="/cache/referats/16373/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1055">  — индекс (номер)преобразователя; <img src="/cache/referats/16373/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1056">  — индекс (номер)параметра.

Первичнаяпогрешность <img src="/cache/referats/16373/image051.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> датчика вызываетотклонение выходной величины <img src="/cache/referats/16373/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1058"> от её расчётногозначения при заданном значении входной величины <img src="/cache/referats/16373/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1059">

<img src="/cache/referats/16373/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1060">

<img src="/cache/referats/16373/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1061">

Суммарная погрешностьдатчика определяется как сумма частных погрешностей. Способ суммированияопределяется природой первичных погрешностей.

Присистематических первичных погрешностях частная погрешность датчика определяетсяпо зависимости

<img src="/cache/referats/16373/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1065">

Если первичные погрешностислучайные, то предельное значение погрешности датчика можно определитьквадратичным суммированием предельных значений частных погрешностей:

<img src="/cache/referats/16373/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1066">

Практическая оценкапогрешности измерений различных физических параметров часто усложняется большимчислом одновременно действующих независимых факторов, вызывающих частныепогрешности.

Датчикискорости

Датчикискорости широко применяются в разных отраслях промышленности, сегоднясуществует много моделей, действующих по разному принципу и способных работатьв различных условиях.

Впромышленной измерительной технике требуются очень точные методы определениярасхода и скоро­сти потока. При этом допустимые погрешности не должныпревышать одного процента, а иногда и од­ной десятой процента. Довольно точныеизмерители расхода требуются иногда и в быту (например, газовыйсчетчик).Недавно появились оптоэлектронные измерители расхода и скорости, рабо­тающие паоптическом эффекте Допплера (см. рисунок 2), которыеисполь­зуют особыйвид рассеяния света.

В   данном  случае   луч лазера разделяетсясветоделительной пластинкой на два отдельных световых пучка, которыефокусируются затем с помощью линзы в протекающей среде. Рассеянный потоком светпопадает затем на фотодетектор (фотоумножитель), где он преобразуется вэлектрический ток. Усиленный допплеровский сигнал электронным путёмпреобразуется затем в пропорциональное расходу измерительное напряжение.

<img src="/cache/referats/16373/image074.jpg" v:shapes="_x0000_i1067">

Рис.2. Устройство лазерного допплеровского анемометра для измеренияскоростей потоков в трубопроводе.

Такой способизмерения расхода довольно дорог, но его достоинство состоит в том, что потокне искажается процедурой измерения и профиль потока может быть измерен с оченьхорошим разрешением, так как регистрируется только скорость в точке фокуса.Однако для любительской практики этот метод непригоден.

Измерениярасхода можно осуществить чисто электронным путём, применяя в качестве датчикасамонагревающийся резистор. Сопротивление такого резистора изменяетсявследствие охлаждения потоком, в результате чего резистор действует как датчикрасхода. На рисунке 3 показано омическое сопротивление (элемент датчика) вканале потока.

<img src="/cache/referats/16373/image076.jpg" v:shapes="_x0000_i1068">

Рис.3. Схематическое изображение процессов теплопередачи от самонагревающегосярезистора в канале потока.

Ток <img src="/cache/referats/16373/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1069"> нагревает этот элементдо температуры <img src="/cache/referats/16373/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1070">

<img src="/cache/referats/16373/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1071">  — теплопроводностьчерез среду потока к стенкам трубы; <img src="/cache/referats/16373/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1072">

<img src="/cache/referats/16373/image086.gif" v:shapes="_x0000_i1073">  — теплопроводностьчерез механический держатель и электропровода; <img src="/cache/referats/16373/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1074">

<img src="/cache/referats/16373/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1075">  — теплопередача путёмизлучения (по закону Стефана-Больцмана <img src="/cache/referats/16373/image092.gif" v:shapes="_x0000_i1076">

<img src="/cache/referats/16373/image094.gif" v:shapes="_x0000_i1077">  — теплопередача путёмсвободной конвекции; <img src="/cache/referats/16373/image096.gif" v:shapes="_x0000_i1078">

<img src="/cache/referats/16373/image098.gif" v:shapes="_x0000_i1079">     — теплопередачапутём вынужденной конвекции (поток):

<img src="/cache/referats/16373/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1080">

где <img src="/cache/referats/16373/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1081">  — объёмный расход.

В итоге омический элемент датчика оказываетсяв состоянии теплового равновесия, т. е. Количество подводимой энергии равноколичеству отводимой.

Поскольку подводимая электрическая энергияравна <img src="/cache/referats/16373/image104.gif" v:shapes="_x0000_i1082">

<img src="/cache/referats/16373/image106.gif" v:shapes="_x0000_i1083">

где <img src="/cache/referats/16373/image098.gif" v:shapes="_x0000_i1084"> представляет собойсобственно измеряемую величину, т. к. она определяется потоком в канале.Поэтому все остальные формы теплопередачи могут быть выражены константой. Вэтом случае получается т. н. уравнение Кинга

<img src="/cache/referats/16373/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1085">

где <img src="/cache/referats/16373/image111.gif" v:shapes="_x0000_i1086"><img src="/cache/referats/16373/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1087"> и <img src="/cache/referats/16373/image115.gif" v:shapes="_x0000_i1088"> можно считатьаппаратурными параметрами, остающимися постоянными в известных пределах.

Применяетсятакже ультразвуковой датчик скорости, излучающий ультразвуковой сигнал, которыйпри отражении от частиц, движущихся с разной скоростью, дает широкополосныйотраженный сигнал, который принимается датчиком. Анализ спектра этого сигналапозволяет рассчитать осредненную скорость потока с учетом неравномерногораспределения скоростей по поперечному профилю сечения.

Датчикскорости автомобиля (ДСА) сконструирован по принципу эффекта Холла ипредназначен для преобразования частоты вращения приводного вала в частотуэлектрических импульсов, пропорциональных скорости движения автомобиля, илипреобразования количества оборотов приводного вала в количество электрическихимпульсов, пропорциональных пройденному пути автомобиля, а также для системуправления впрыском топлива.

Интегрированныйдатчик скорости вращения вентилятора TC670, предсказывающий и/или обнаруживающийвыход из строя вентилятора, предотвращая тепловое повреждение устройства сохлаждением вентиляторами. Когда скорость вращение вентилятора нижеустановленного, формируется сигнал тревоги -ALERT (низкий логический уровень).Нижнее значение скорости вращения вентилятора задается резистором, подключеннымк выводу THRESHOLD. Микросхема предназначена для работы с 2-х выводнымивентиляторами. TC670 позволяет отказаться от использования 3-х выводныхвентиляторов в устройстве. По сигналу CLEAR сбрасывается активный уровень навыводе -ALTER. Эта функция позволяет использовать TC670 в составе системыконтроля работы вентиляторов.

Бесконтактныемагнитные датчики VSP-DD-3000M применяются как датчики скорости. Устройствареагируют на движущиеся тела из токопроводящих материалов. Применение этихдатчиков особенно удобно для контроля транспортных механизмов (типа норий,транспортеров и т.п.), которые перемещают продукт диэлектрической природы. Вэтом случае можно исключить влияние продукта на срабатывание датчика. Достаточнобольшая рабочая зона датчика позволяет не изготавливать специальные крыльчаткии другие дополнительные приспособления для контроля скорости движущихсямеханизмов, а использовать уже имеющиеся в конструкциях механизмов движущиесяметаллические детали (спицы колес, болты крепления на колесах, лентах и т.п.).Эти элементы конструкции периодически проходя через зону чувствительностидатчика, вызывают его срабатывание, что позволяет контролировать скорость этихмеханизмов при помощи устройств с функцией контроля скорости.

Заключение

В работе былирассмотрены общие свойства датчиков и область их применения. Более подробнозатрагиваются датчики скорости, объясняется принцип действия на примереконкретных моделей.

На сегодняшний деньсуществует большое количество различных датчиков скорости, предназначенных дляработы в разных условиях, с разными входными параметрами. Датчики скоростинашли широкое применение в промышленности и техники.

Списокиспользованных источников

1.<span Times New Roman"">                

2.<span Times New Roman"">                

3.<span Times New Roman"">                

http://www.chipdip.ru/

Приложение 1:внешний вид некоторых моделей датчиков скорости.

<img src="/cache/referats/16373/image117.jpg" v:shapes="_x0000_i1089">

ECW1J-B24-BC0024 энкодер инкрементный

<img src="/cache/referats/16373/image119.jpg" v:shapes="_x0000_i1090">

ENA1J-B28-L00128 энкодер оптический

<img src="/cache/referats/16373/image121.jpg" v:shapes="_x0000_i1091">

VSP-DD-300M магнитный датчик скорости

еще рефераты
Еще работы по технике