Разработка и исследование электроизмерительных приборов со встроенным емкостным датчиком положения стрелки

• Автор: Федоров, Дмитрий Леонидович
• Шифр специальности: 05.11.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА-ПЕРВАЯ. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ СТРЕЛКИ
1.1. Функция преобразования емкостного датчика с гребенчатым неподвижным электродом
. 1.2. Функция преобразования дифференциального емкостного датчика
1.3. Функция преобразования емкостного датчика с монотонным изменением выходного сигнала
1.4. Результаты и выводы
ГЛАВА ВТОРАЯ. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ФОРМ Б1 НЕПОДВИЖНОГО ЭЛЕКТРОДА ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ СТРЕЛКИ
2.1. Чувстви тельность емкостного датчика
2.2. Исследование погрешностей емкостного датчика положения стрелки
2.3. Разработка и исследование форм неподвижного электрода для чувствительных и помехозащищенных емкостных датчиков положения стрелки
2.4. Результаты и выводы
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
СХЕМ ДЛЯ ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ ПОЛОЖЕНІЇ Я СТРЕЛКИ
3.1. Применение высокочастотных ТС- и ЇГС - генераторов
3.2. Мостовые измерительные схемы
3.3. Измерительные схемы с кольцевым диодным выпрямителем
3.4. Результаты и выводы
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ И АЛГОРИТМЫ СОПРЯЖЕНИЯ С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ С ЕМКОСТНЫМИ ДАТЧИКАМИ ПОЛОЖЕНИЯ СТРЕЛКИ

4.1. Случай монотонного изменения входного сигнала прибора
4.2. Произвольное изменение входного сигнала прибора
4.3. Построение и оптимизация структуры приборного щита с предложенными электроизмерительными приборами
4.4. Результаты и выводы
заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Стрелочные электроизмерительные приборы являются самыми массовыми средствами измерений, выпускаемыми промышленностью большими партиями, причем спрос на такие приборы остается на высоком уровне ввиду их незаменимости при решении многих контрольно-измерительных задач. Среди преимуществ стрелочных приборов можно выделить следующие:
• широкий спектр измеряемых величин;
• простота конструкции и высокая надежность, позволяющая применять такие приборы непосредственно на контролируемом объекте;
• представление информации в удобном для визуального считывания виде;
• небольшие габариты и масса, низкая стоимость.
Развитие стрелочных приборов шло и идет, в основном, по пути улучшения их метрологических и эксплуатационных характеристик, расширения функциональных возможностей. В этих направлениях основными производителями накоплен большой опыт, обеспечивающий высокое качество серийно выпускаемых приборов.
В последние годы стал развиваться еще один тип электроизмерительных устройств - электронные цифровые измерительные приборы, имеющие очень высокую точность и большие функциональные возможности. Одним из важных преимуществ таких устройств перед стрелочными приборами является внутреннее аналого-цифровое преобразование измеряемой величины, позволяющее использовать цифровые приборы в системах с обработкой данных в двоичном коде, в частности, микропроцессорных.
В связи с постоянным расширением областей применения алгоритмов автоматизированной обработки измерительной информации, встает задача усовершенствования стрелочных измерительных приборов так, чтобы стало возможным использование их в автоматизированных системах измерения, контроля и управления в случае невозможности или невыгодности использования стандартных цифровых приборов. Разработка стрелочных приборов с воз-

14 (Ь зт(а) + сов(а) л/Т- П2 - Ь21;~ Ь соз(а) + втСа) у!4

15: О, п
2 1 "О
х2+у2 = г22 а

х = ±г2 а

Выбираем точку с большей абсциссой:

16: О, п I

X“ + у = Г1"

Аналогично точке Ь :
2 А а'! а
I г1

V * У
Рассмотрим несколько возможных положений стрелки относительно электрода маски и найдем выражения для площади их перекрытия. Для распознавания различных взаиморасположений электрода и стрелки введем следующие величины:

|ОА|, абсцисса т. А >0 - |ОА|, абсцисса т. А <
|ОВ|, абсцисса т.В> О |ОВ|, абсцисса т.В <
|ОА| = -1- ( а'сон(а) 1 Ь | та2
2 у 8Н1(а)
|ОВ|
а-соя(а)-Ь| V зт(а)
1. Случай рис.1.11. Здесь 0 < рА < г 1 , рв < г1
Э = З(1,121314) = (г2 - П) Ь
2. Случай рис. 1.12,а : гI < рА < г2, рв < г!