3. Отчет о проделанной работе следует выполнять на отдельных листочках или в тетради для практических и лабораторных работ. Содержание отчета указано в описании практической работы.

4. Расчет следует производить с точностью до двух значащих цифр.

Практическая работа №1.

Определение основных параметров датчиков.

Цель работы

- научиться рассчитывать параметры потенциометрического датчика;

- научиться рассчитывать параметры термоэлектрического датчика;

- научиться рассчитывать параметры индуктивного датчика;

- научиться рассчитывать параметры емкостного датчика угловых перемещений.

Задача №1. Расчет параметров потенциометрического датчика.

Краткие теоретические сведения.

Потенциометрический датчик представляет собой реостат, включенный по схеме потенциометра, преобразующий механическое перемещение в изменение сопротивления. Расчет потенциометра сводится к расчету сопротивлений.

Рис.1. Потенциометрический датчик.

1.Рабочая длина каркаса:

(мм), (1)

где L – рабочая длина каркаса;

α – угол поворота;

D – средний диаметр каркаса.

2.Минимальное число витков:

(%) (витков), (2)

где n – минимальное число витков %;

δ_р – разрешающая способность.

3.Шаг намотки:

(мм), (3)

где τ – шаг намотки.

4.Диаметр провода с изоляцией:

(мм), (4)

Где d_и – диаметр провода с изоляцией.

5.Коэффициент нагрузки:

, (5)

где β – коэффициент нагрузки;

δ_max – максимальная погрешность.

6.Сопротивление потенциометра:

(Ом), (6)

где R – сопротивление потенциометра.

7.Высота каркаса:

(мм), (7)

где H – высота каркаса;

ρ – удельное сопротивление;

b – толщина каркаса.

Задание.

Рассчитать параметры потенциометрического датчика, используя формулы (1)-(7) и исходные данные из таблицы 1, согласно варианту.

Таблица 1.

№ варианта	R_н, Ом	δ_max, %	U, В	D, мм	α	B, мм	δ_р, %	ρ10^-6, Омм
		2,0				1,8	0,2	0,49
		3,0				2,5	0,2	0,42
		2,7				1,5	0,23	0,49
		2,3				2,3	0,25	0,42
		2,1				2,0	0,21	0,42

Задача №2. Определение параметров термоэлектрического датчика.

Краткие теоретические сведения.

Термоэлектрический датчик – датчик генераторного типа, представляющий собой цепь, состоящую из двух разнородных металлов. Проводники называются термоэлектродами, стыки – спаями, а возникающая при нагреве ЭДС – термо-ЭДС. Спай, температура которого поддерживается постоянной называется холодным, а спай, соприкасающийся с измеряемой средой – горячим.

1 - чувствительный элемент, 2 – провода, 3 – корпус, 4 – штуцер крепления корпуса, 5 - клеммы, 6 -штуцер для вывода проводов.

Рис.2. Термоэлектрический датчик.

1. Величина термо-ЭДС:

(мВ), (8)

где E_ТП – термо-ЭДС.

2. Перепад температуры:

(⁰С), (9)

где t_пер – перепад температуры.

3. Температура горячего конца термопары:

(⁰С), (10)

где t₀ – температура холодного конца термопары.

4. Поправка на температуру холодного конца термопары:

(мВ), (11)

5. Расчетная термо-ЭДС:

(мВ), (12)

Задание.

Определить параметры термоэлектрического датчика, используя формулы (8)-(12) и исходные данные в таблице 2, согласно варианту.

Таблица 2.

№ варианта	R_м, Ом	R_вн, Ом	t, ⁰С	U_м, мВ	E_табл, мВ
					6,95
					6,95
					6,95
					6,95
					6,95

Задача №3. Определение основных параметров индуктивного датчика.

Краткие теоретические сведения.

Индуктивный датчик преобразует механическое перемещение в изменение параметров магнитной и электрической цепей. Принцип действия индуктивного датчика основан на изменении индуктивности или взаимоиндуктивности обмотки с сердечником вследствие изменения магнитного сопротивления магнитной цепи.

1 – ярмо, 2 – обмотка, 3 – удерживающая пружина.

Рис.3. Схема индуктивного датчика.

1. Индуктивность датчика:

(Гн), (13)

где L – индуктивность датчика;

δ_в – длина воздушного зазора;

n – число витков;

S_M – площадь поперечного сечения магнитопровода.

Задание.

Определить индуктивность датчика в зависимости от длины воздушного зазора, используя формулу (13) и данные из таблицы 3, согласно варианту. Построить график зависимости L=f(δ_в).

Таблица 3.

№ варианта	δ_в1, мм	δ_в2, мм	δ_в3, мм	S_M, мм	n
	0,3	0,5	0,7
	0,4	0,6	0,8
	0,3	0,5	0,7
	0,4	0,6	0,8
	0,5	0,7	0,9

2. Угловая частота:

(1/сек), (14)

где f – частота.

3. Индуктивность датчика:

(Гн), (15)

4. Число витков:

(витков), (16)

где S_M – площадь поперечного сечения магнитопровода;

δ_в – длина воздушного зазора.

5. Диаметр провода:

(мм), (17)

где Δ_доп – допустимая плотность тока.

Задание.

Определить параметры обмотки индуктивного датчика используя формулы (14)-(17) и исходные данные из таблицы 4, согласно варианту.

Таблица 4.

№ варианта	S_M, м²	δ_в, м	I, А	Δ_доп, А/мм	U, В	f, Гц
	5*10^-4	3*10^-2	0,01
	3*10^-4	3*10^-2	0,01	3,5
	4*10^-4	3*10^-2	0,02	3,5
	5,5*10^-4	9*10^-2	0,015	3,5
	5,5*10^-4	7*10^-2	0,025

Задание.

Определить основные параметры емкостного датчика перемещений используя формулы (18)-(20) и исходные данные из таблицы 5.

Таблица 5.

№ варианта	S_max, см²	C_max, пФ	d, мм
			0,5
			0,6
			0,4
			0,8
			0,9

Контрольные вопросы.

1. Каковы преимущества и недостатки потенциометрических датчиков?

2. Почему погрешность потенциометрического датчика ступенчатая?

3. От чего зависит ЭДС термоэлектрического датчика?

4. Области применения потенциометрических и термоэлектрических датчиков.

5. Объясните цепь преобразований в индуктивном датчике.

6. Достоинства и недостатки индуктивных датчиков.

7. Для чего предназначены и как работают емкостные датчики?

Практическая работа №2.

Задание.

Рассчитать параметры электромагнитного реле используя формулы (1)-(4) и исходные данные из таблицы 1, согласно варианту.

Таблица 1.

№ варианта	F, H	D, м	δ, м
		20*10^-3	0,2*10^-3
		12*10^-3	0,9*10^-3
		17*10^-3	0,1*10^-3
		29*10^-3	1,2*10^-3
		30*10^-3	1,5*10^-3

Задание.

Рассчитать параметры обмотки реле используя формулы (5)-(10) и исходные данные из таблицы 2, согласно варианту.

Таблица 2.

№ варианта	b, мм	d_c,мм	U, В	a’, мм	b’,мм	ρ, Ом*м	F, H	h, мм
						0,0275	970,352	0,35
						0,0375	955,895	0,45
						0,0475	500,123	0,55
						0,0575	569,176	0,65
						0,0675	718,264	0,75

Контрольные вопросы.

1. В чем различие нейтральных и поляризованных реле?

2. Как устроено и как работает нейтральное электромагнитное реле?

3. Какие существуют основные этапы работы реле?

4. Какие существуют методы и средства дуго- и искрогашения на контактах реле?

Практическая работа №3.

Задание.

Определить основные размеры сердечника МУ используя формулы (1)-(6) и исходные данные из таблицы 1.

Таблица 1.

№ варианта	I_H*10^-3, А	R_H, Ом	R_Y, Ом	I_Y*10^-4, А	f, Гц	H_max, B	K_и	К_ср	В, Тл
						0,75			0,45
						0,75			0,45
						0,75			0,45
						0,75			0,45
						0,75			0,45

Задание.

Определить основные параметры феррорезонансного стабилизатора напряжения используя формулы (7)-(23) и исходные данные из таблицы 2.

Таблица 2.

№ варианта	P_н, Вт	U_н, В	U_вх, В	U_р, В	J, А/мм
					1,6
					1,6
					1,6
					1,6
					1,6

Контрольные вопросы.

1. Принцип действия магнитного усилителя.

2. Принцип действия феррорезонансного стабилизатора напряжения.

3. В каких контурах можно получить резонанс тока и напряжения?

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ФГОУ ВПО «САМАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ И АГРАРНОГО РЫНКА

12 3