Датчик давления реализован на емкостного датчика (конденсатора), одна обкладка (пластина) которого неподвижна, а другая перемещается под воздействием внешней силы.
Необходимо:
− рассчитать предельные значения емкости датчика давления и построить график зависимости емкости от расстояния между обкладками (пластинами) (считать, что ε = 100);
− построить график зависимости сопротивления датчика давления от частоты электрического сигнала для средней емкости;
− выбрать оптимальную рабочую частоту (fопт) датчика;
− рассчитать и построить график падения действующего напряжения на датчике, который включен в электрическую измерительную цепь во всем диапазоне изменения емкости датчика. Измерительная цепь питается от генератора синусоидального сигнала.
Исходные данные:
− площадь обкладок пластин, м2;
− расстояние между обкладками конденсатора, м,
м;
− напряжение, В;
− характеристика среды, ;
− диэлектрическая постоянная, ;
Предельные значения емкости определяем по формулам 1 и 2.
, (1)
; (2)
Ф,
Ф.
На рисунке 5 представлен график зависимости емкости от расстояния между обкладками конденсатора .
Рисунок 5 − График зависимости емкости от расстояния между обкладками конденсатора
Среднее расстояние между обкладками конденсатора определяем по формуле 3.
, (3)
м.
Среднюю ёмкость определяем по формуле 4.
, (4)
Ф.
Сопротивление конденсатора рассчитывается по формуле 5.
. (5)
где f − частота электрического сигнала, Гц.
На рисунке 6 представлен график зависимости сопротивления конденсатора от частоты электрического сигнала .
Рисунок 6 − График зависимости сопротивления конденсатора от частоты электрического сигнала
Выбор оптимальной частоты fопт сводится к нахождению касательной к графику, представленному на рисунке 9, которая имеет наклон 45°.
Итак, из графика Гц при
Ом.
Схема включения в цепь датчика давления представлена на рисунке 7.
Рисунок 7 − Схема включения в цепь датчика давления
Генератор сигналов работает на оптимальной частоте. Сигнал от него имеет форму . Сопротивление R выбирается из условия R = rс, где rс рассчитывается для dср на fопт.
Действующее значение напряжения для синусоидального сигнала не зависит от частоты и рассчитывается по формуле 6.
, (6)
В.
Напряжение в датчике определяем по формуле 7.
. (7)
В зависимости от расстояния между обкладками конденсатора формула 7 примет вид , где соответственно
.
Разработка и моделирование сервисного устройства выборочного ограничения исходящей междугородной связи
Телефонная связь стала самым массовым видом связи, как по количеству
абонентов-пользователей, так и по объемам информации, передаваемой по сетям.
Такая значимость телефонной связи объясняется тем, что она лучше других
технических средств обеспеч ...
Исследование и разработка системы радиоакустического зондирования для измерения параметров ветровых потоков в атмосферном пограничном слое
Жизнь
и деятельность человека протекают в атмосфере Земли и зависят в значительной
степени от ее состояния. Атмосфера - чрезвычайно сложный и динамичный объект,
требующий для исследования соответствующих теоретических и экспериментальных
ме ...