Стенд программирования прецизионных

датчиков давления

Пояснительная записка

К6-1-03.00.00.000 ПЗ

2010г.

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по курсу «Основы проектирования систем автоматического управления оборудования электронных технологий».

Тема проекта: Стенд программирования прецизионных датчиков давления

1. Проработать описание работы машины, выбрать и обосновать состав его основных целевых функций, сервисных функций, функций коррекции цели.

2. Разработать комплексную принципиальную схему, как совокупность системы целевых механизмов, системы их энергообеспечения и системы управления, связанных материальными, энергетическими и информационными потоками.

3. Описать механический, энергетический и информационный интерфейс компонентов машины. Дать техническое задание и техническое предложение на САУ и основные элементы машины.

4. Разработать принципиальную электрическую схему элемента САУ или САУ в целом.

Содержание графической части.

1. Процессная модель…………...................................................2 л.
2. Комплексная принципиальная схема стенда.........................2 л.
3. Схема соединений стенда.......................................................1 л.

1. Содержание расчетно-пояснительной записки.
2. Введение. Описание целевого, механического и энергетического интерфейса спроектированной технологической машины.
3. Описание процессной модели. Выбор и обоснование целевых, сервисных функций, и функций коррекции цели.
4. Техническое задание и техническое предложение на систему управления машины по приведенной в Приложении 1 форме.
5. Описание комплексной принципиальной схемы ФС. Обоснование структурно-компоновочного решения, выбор и согласование уровней потоков элементов.
6. Документы, сопровождающие комплексную принципиальную схему:
7. перечень элементов ПЭ;
8. перечень потоков и сигналов ПС;
9. технические задания на основные подсистемы и узлы машины ТЗ.
10. Информационный поиск датчиков и исполнительных элементов машины и ее САУ, описание целевого, механического, энергетического и информационного интерфейса этих элементов ОЭ.
11. Расчет и описание принципиальной электрической схемы.
12. Заключение.

Реферат

к курсовому проекту

Стенд программирования прецизионных
датчиков давления

Записка 38 стр., 38 рисунков, 4 таблицы.

Ключевые слова:

кремниевый датчик давления, система электропитания и управления, процессная модель, схема соединений, экран оператора.

Графические работы в объеме 6 листов выполнены на ПК с помощью программы AutoCad 2009 и Corel Draw X5. Записка выполнена с использованием программы Word 2010. Экран программы выполнен в программе LabView 8.2.

В курсовом проекте рассматривается система автоматического управления для стенда программирования прецизионных датчиков давления. Особое внимание уделено этапу описания интерфейсов стенда и подбору компонентов для реализации взаимодействия между исполнительными механизмами и системой управления.­

В результате проделанной работы выполнено следующее:

- Описан механический, энергетический и информационный интерфейс компонентов стенда;

- Выбраны компоненты для системы электропитания и управления стенда;

- Составления схема электрических соединений для компонентов системы;

- Составлена процессная модель стенда;

-Предложен вариант экрана монитора управляющей программы.

Оглавление.

1.Введение. Назначение стенда программирования датчиков давления. 6

2.Устройство стенда программирования датчиков давления. 9

2.1 Общее описание стенда. 9

2.2Состав стенда. 10

3. Средства создания высокого давления. 11

3.1 Назначение и работа системы. 11

3.2 Описание элементов системы. 11

3.2.1 Баллон высокого давления. 11

3.2.2. Регулятор давления. 12

3.2.3. Реле давления. 12

4. Блок клапанов. 13

4.1 Назначение и работа блока. 13

4.2 Описание элементов системы. 13

4.2.1. Пневмоглушитель. 13

4.2.2. Электромагнитные клапана. 14

4.3 Процессы реализуемые с помощью блока клапанов. 16

4.3.1. Процесс установки абсолютного давления. 16

4.3.2. Процесс установки разности давлений. 17

5.Камера воспроизведения температуры. 18

5.1. Назначение и работа камеры. 18

5.2. Описание выбранной камеры. 18

5.3 Процессы реализуемые с помощью камеры тепло-холод. 19

5.3.1. Процесс установки и поддержангия температуры. 19

6.Датчики давления. 19

6.1 Настраиваемые датчики давления. 19

6.2 Эталонные датчики давления. 20

6.2.1. Датчик абсолютного давления. 20

6.2.2. Датчик избыточного давления. 20

6.2.3. Датчик перепада давлений. 20

6.2.4. Эталонный калибратор давления. 21

7. Система электропитания и управления. 23

7.1 Назначение системы электропитания и управления. 23

7.2Описание элементов системы электропитания и управления. 25

7.2.1. Станция технологического управления. 25

7.2.2. Монитор, клавиатура и мышь для станции технологического управления. 27

7.2.3. Аналоговый мультиплексор. 28

7.2.4. Источники питания. 29

7.2.5. Плата релейных выходовPCL 735. 30

7.2.6. Многофункциональная плата сбора данных PCI-1741U. 30

7.2.7. Терминальные платы. 31

7.2.8. Плата оптронной развязки. 32

7.2.9. Мера электрического сопротивления. 33

7.2.10. Вольтметр универсальный. 33

7.2.11. Средства программирования настраиваемых датчиков давления. 34

8.Требования к программному обеспечению стенда. 36

Заключение. 38

Список литературы. 38

1.Введение. Назначение стенда программирования датчиков давления.

Давление входит в качестве одной из переменных величин в описание явлений, связанных с поведением жидких или газообразных сред. Почти 70 % всех измерений, выполняемых в науке, промышленности и сельском хозяйстве, связаны с измерениями давления, расхода, количества или уровня веществ. Это основные рабочие параметры, точность и надёжность измерения которых определяет ценность результатов исследований, качество технологических процессов, оптимальные режимы работы в различных отраслях науки и техники.

Первичным звеном систем контроля и управления, определяющих надлежащее функционирование машин, механизмов или систем, являются датчики давления. Общепромышленные датчики используются для измерения не только различных видов давления (абсолютного, избыточного или разности давлений), но и для измерения уровня жидкости, расхода различных сред.

Основным материалом для таких датчиков является кремний и его соединения. При изготовлении чувствительных элементов давления из монокристаллического кремния удаётся получить уникальные параметры изделий. В их число входят конструктивная простота, малые габариты и масса, высокая прочность, идеальная упругая характеристика, большой срок службы, стабильность электрофизических характеристик в течение длительного времени. Пьезорезистивные свойства кремния превышают по чувствительности свойства других материалов более чем в 20 раз.

Кремниевый интегральный преобразователь давления (ИПД, рис. 1) представляет собой мембрану из монокристаллического кремния с диффузионными пьезорезисторами, подключенными в мост Уинстона.Пьезорезисторы – это области р-типа, полученные диффузионным легированием на мембране. Чувствительным элементом служит кристалл ИПД, установленный на стеклянное основание из пирекса методом анодного сращивания.

Однако применение кремниевых датчиков в широком диапазоне температур без средств коррекции проблематично, так как чувствительность сильно зависит от температуры и уменьшается на 15..25% при повышении температуры на 100 °С. Кроме того выходной сигнал нелинейно зависит от измеряемой физической величины.

Погрешности, возникающие при работе кремниевых датчиков

Чувствительным элементом ПРДД является гибкая мембрана с нанесенным на нее пьезорезистивным слоем, изменяющим свое сопротивление при деформации. В измерительном модуле ПРДД включается по классической мостовой схеме.

Рисунок 2.Зависимость выходного сигнала датчика от давления при постоянной температуре.

На рис. 2 показана зависимость напряжения на выходе ПРДД от измеряемого давления при постоянной температуре. Напряжение смещения (Offset), полный рабочий диапазон (Full-SpanOutput) и полный диапазон (Full-Scale), рассматриваемые на рис. 2, являются функциями температуры.

Наибольшую погрешность при обработке сигналов мостовых датчиков вносят напряжение смещения (Offset), температурный дрейф напряжения смещения (Offset TC), полный рабочий диапазон (FSO) и температурный дрейф полного рабочего диапазона (FSO TC).

Типичные зависимости погрешностей нуля и полного рабочего диапазона для аналогового датчика до и после температурной компенсации приведены на рис.3 и рис.4 соответственно.