РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:

“Установка для испытания тензомодулей”

ИТ6Э.00.00.000 ПЗ

Москва, 2003

Содержание

Содержание. 2

Задание. 3

Реферат. 4

Введение. 5

1. Проработка комплексной принципиальной схемы установки. 9

1.1. КПС механики. 9

1.1.1. Блок давления ИТ6Э.01.00.000. 9

1.1.2. Пульт ИТ6Э.02.00.000. 9

1.1.3. Грузопоршневой дифференциальный манометр M4000/2DA.. 11

1.1.4. Блок подготовки воздуха ТСБД 31.16.000. 13

1.2. КПС системы энергообеспечения и управления. 14

1.2.1. Блок энергообеспечения и управления ИТ6Э.03.00.000. 14

1.2.1.1. Блок защиты ИТ6Э.03.01.000. 14

1.2.1.2. Плата вторичного электропитания ИТ6Э.03.02.000. 14

1.2.1.3. Плата усилителей и управления ИТ6Э.03.03.000. 15

1.2.1.4. Плата коммутации ИТ6Э.03.04.000. 15

1.2.2. Блок промышленного контроллера ИТ6Э.04.00.000. 16

1.2.2.1. Клавиатура KBD-6304. 18

1.2.2.2. Промышленный плоский монитор FPM-30. 18

1.2.2.3. 15-ти слотовое шасси IPC-615 для промышленного компьютера. 18

1.2.2.4. Источник питания PS-250-BPS типа AT. 19

1.2.2.5. Процессорная плата PCA-6135/L.. 19

1.2.2.6. Плата аналогового и дискретного ввода/вывода PCL-711S/711B.. 21

1.2.2.7. Плата цифрового ввода-вывода PCI-1730. 22

2. Процессная модель. 24

3. Схемотехническая реализация. 28

3.1. Измерение параметров чувствительного элемента датчика давления. 28

3.2. Плата усилителей и управления. 29

3.3. Плата коммутации. 31

Список использованной литературы и источников. 34

Задание

на курсовой проект по системам автоматического управления оборудования электронных технологий.

Студент гр. МТ11-112 Ушков А.В. ________

(подпись)

Руководитель проекта Рябов В.Т. _________

(подпись)

Тема проекта: Установка для испытания тензомодулей

1. Проработать описание работы машины, выбрать и обосновать состав его основных целевых функций, сервисных функций и функций коррекции цели. Разработать ТЗ на программное обеспечение.

1. Разработать комплексную принципиальную схему, как совокупность системы целевых механизмов, системы их энергообеспечения и системы управления, связанных материальными, энергетическими и информационными потоками.
2. Описать целевой, механический, энергетический и информационный интерфейс компонентов машины. Выбрать стандартные компоненты и поставить технические задания на оригинальные. Уточнить КПС.
3. Разработать принципиальную электрическую схему оригинального компонента машины.

Содержание графической части.

1. Процессная модель машины..................................................1 л.
2. Комплексная принципиальная схема....................................2 л.
3. Принципиальная электрическая схема.................................1 л.

Содержание расчетно-пояснительной записки.

1. Введение.
2. Описание процессной модели. Выбор и обоснование целевых, сервисных функций и функций коррекции цели. ТЗ на управляющую программу.
3. Описание комплексной принципиальной схемы.
4. Технические задания на оригинальные элементы и узлы машины.
5. Выбор и обоснование стандартных компонентов машины: информационный поиск датчиков и исполнительных элементов, описание целевого, механического, энергетического и информационного интерфейса этих элементов.
6. Расчет и описание принципиальной электрической схемы.
7. Заключение.
8. Источники информации.

Реферат

Курсовой проект содержит 4 листа формата А1, выполненных в среде системы автоматического проектирования (САПР) Mechanical Desktop 6.0 фирмы Autodesk с использованием программного продукта MechaniCS, фирмы Consistent Software, а также расчётно-пояснительную записку в количестве 106 листов формата А4, выполненных в среде подготовки текстовой документации Word XP c использованием формульного процессора MathType 5.0.

Курсовой проект содержит следующие этапы:

- анализ исходных данных на проектирование;

- анализ объекта проектирования;

- проработка описания работы машины, выбор и обоснование состава её основных целевых функций, сервисных функций, функций коррекции цели;

- разработка комплексной принципиальной схемы, как совокупности системы целевых механизмов, системы их энергообеспечения и системы управления, связанных материальными, энергетическими и информационными потоками;

- описание механического, энергетического и информационного интерфейса компонентов машины;

- разработка технического задания и технического предложения на информационно-измерительную систему (ИИС) и основные элементы машины;

- разработка принципиальной электрической схемы элемента ИИС.

В результате проделанной работы были сформулированы технические задания на основные элементы ИИС установки, разработана комплексная принципиальная схема, электрические принципиальные схемы узлов установки, проанализированы схемотехнические решения отдельных узлов установки.

Введение

В условиях быстро развивающейся измерительной техники бала и остаётся проблема чувствительного элемента для первичного преобразователя. За прошедшие сто лет появилось всего несколько фундаментальных разработок в этой области, включая интегральные преобразователи давления. Классический вариант преобразователя представляет собой мембрану, которая, деформируясь, передаёт воздействие через шток (передающий элемент) на балку (упругий элемент). Историческое развитие механоэлектрических преобразователей давления происходило в несколько этапов, каждый из которых характеризовался увеличением степени интеграции физико-конструктивных элементов преобразователя. Широкое развитие методов локального контролируемого травления полупроводниковых материалов позволило создать преобразователь давления с полностью интегральным чувствительным элементом, представляющим собой тонкую кремниевую мембрану с изготовленными на ней диффузионными тензорезисторами. Дальнейшее развитие преобразователей давления идёт по пути объединения в одной интегральной схеме чувствительного элемента, усилителей, и подстроечных элементов, используемых для балансировки, градуировки и термокомпенсации преобразователя.

Установка для испытания тензомодулей ИТ6Э предназначена для исследования чувствительных элементов (тензомодулей) датчиков перепада (разности) давлений, широко применяемых в узлах учёта энергоресурсов (вода, газ, пар). В реальных условиях обе камеры датчика находятся под воздействием рабочего (статического) давления, в десятки и сотни раз превышающем измеряемую разность давлений. При этом под воздействием рабочего давления происходит изменение метрологических характеристик датчика. Изменение выходного значения сигнала датчика давления при статическом давлении может происходить как из-за механического перекашивания его смачиваемых частей (мембран), так и за счёт перераспределения напряжений в чувствительном элементе (рис. 1, а). Для исследования и выявления причин, вызывающих изменение сигнала чувствительного элемента, и предназначена данная установка. Испытания тензомодулей (рис. 1, б) проводятся также с целью проверки следующих параметров чувствительного элемента:

- работоспособности;

- прочности мембраны;

- прочности электростатического соединения (анодной посадки) кремниевой мембраны на стекло;

- работоспособности защиты чувствительного элемента от перегрузки с помощью упора, осуществляемого жёстким центром;

- наличия гистерезиса в показаниях.

Техническая характеристика чувствительного элемента датчика дифференциального давления приведена в таблице 1.

Таблица 1. Техническая характеристика чувствительного элемента

Принципиальная схема и техническая характеристика установки приведены на рисунке 2 и в таблице 2 соответственно.

Таблица 2. Техническая характеристика установки

Установка работает следующим образом. Тензомодули в количестве 16 штук размещаются в гнёздах рабочей камеры БД1. Камера рассчитана на предельное давление 10 МПа. Подача рабочего (статического) давления в камеру осуществляется от источника избыточного давления (пневмосеть, компрессор, баллон) через блок подготовки воздуха А4, систему вентилей ВН3, ВН4, ВН6 блока давления А2 и вентиль ВН7 грузопоршневого манометра дифференциального давления. Блок подготовки воздуха конструктивно выполнен в виде одного устройства и состоит из регулятора давления и воздушного фильтра. Для создания перепада давлений в установке использован грузопоршневой манометр дифференциального давления (блок А2), включающий в себя измерительный П1 и уравновешивающий П2 поршни. Сброс давления по окончании цикла испытаний осуществляется с помощью вентилей ВН1, ВН2 и ВН5.

Загрузка и выгрузка тензомодулей, подача и сброс рабочего давления в испытательную камеру, а также создание требуемой разности давлений производятся оператором вручную.

Установка снабжена информационно-измерительной системой (ИИС), предназначенной для автоматического получения информации с тензомодулей, её обработки и выдачи в виде совокупности чисел, диаграмм и т.п. ИИС построена на базе микроЭВМ.

Информационные линии ИИС имеют гальваническую развязку с управляющей ЭВМ и платой ввода – вывода (АЦП/ЦАП) типа PCL-711S/711B. Коммутаторы предназначены для выбора одного из нескольких контролируемых тензомодулей, а также для подключения входа усилителя к источнику эталонного напряжения для самодиагностики и настройки. Усилители с регулируемым шагом усиления предназначены для усиления входных сигналов по напряжению и приведения уровня сигнала в рамки диапазона измерения АЦП.

Электропитание установки осуществляется от промышленной электросети переменного тока 220 В, 50 Гц. Источником сжатого воздуха является баллон.