ПЗ (1230182)
Текст из файла
ABSTRACT
The degree project is directed to creation of the control unit of frequency of rotation of a shaft of the engine. When developing model of the control unit of frequency of a shaft the computer Proteus 7 program was used. And also for programming of the device the computer Arduino program was used. All necessary components of the device have been separately developed for installation on the laboratory stand. The developed device is capable to consider the frequency of rotation of shaft of two electric motors at the same time. All processes of control of frequency of rotation are developed in these programs and presented in the degree project. It is offered to develop the device during degree design.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….....7
1 АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА………………………………………………………………………………..8
1.1 Тахометры…………………………………………………………………..9
1.1.1 Механические тахометры………………………………………………10
1.1.2 Магнитоиндукционные тахометры……………………………………12
1.1.3 Дистанционные магнитоиндукционные тахометры………………….13
1.1.4 Электрические тахометры………………………………………..….....15
1.2 Счетчик оборотов…………………………………………………………17
1.3 Тахогенераторы…………………………………………………………...18
1.4 Локомотивный датчик пути и скорости(ДПС)………………………….19
2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА……………………..23
2.1 Принципиальная схема устройства частоты вращения. Параметры элементов……………………………………………………………………………...34
2.2 Датчик импульсов. Диск. Блок –схема датчика………………………....43
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ………………...47
3.1 Связь Arduino с ПК………………………………………………………..47
3.2 Программирование в среде Arduino……………………………………..48
4 ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ УСТРОЙСТВА ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА В СРЕДЕ PROTEUS……………………………………………………..53
4.1 Описание среды Proteus…………………………………………………..53
4.2 Создание модели устройства…………………………………………….55
5 РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ……………………...61
6 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ……………………………………………………...64
6.1 Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях………………………………………………………………………………….65
6.2 Действие электрического тока на организм человека………………….67
6.3 Первая помощь пострадавшим от действия электрического тока…….68
6.4 Защитные средства и предохранительные приспособления при работе в электроустановках………………………………………………………………...71
6.5 Меры безопасности при работе на стендах ремонта аппаратуры……..73
7 РАСЧЕТ ДЕНЕЖНЫХ СРЕДСТВ, НЕОБХОДИМЫХ НА РАЗРАБОТКУ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА………………………………………………………………………………76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….......83
Список используемых источников………………………………………..84
Уменьшенные копии демонстрационных листов
ВВЕДЕНИЕ
В системах управления электродвигателями и их составляющими используется два основных способа обработки информации: аналоговый и цифровой.
На данный момент цифровая обработка сигналов почти полностью вытеснила аналоговую. Прогресс в этой области вызван достижениями в микроэлектронике, позволившими создать вычислительные средства, обладающие высоким быстродействием, малыми габаритами, весом и энергопотреблением.
Интерес к цифровой обработке сигналов вызван тем, что на ее основе можно создавать устройства с характеристиками, недостижимыми при использовании аналоговых методов. Кроме того, применение устройств с цифровой обработкой в ряде случаев оказывается более выгодным с технической и экономической точек зрения из-за их универсальности и возможности работать в различных режимах.
Целью данной дипломной работы является разработка устройства контроля частоты вращения вала. Работа состоит из следующих этапов:
- анализ устройств контроля частоты вращения вала;
- разработка конструкции устройства и его программного обеспечения;
- построение модели устройства контроля частот вращения и разработка лабораторной установки;
- оценка безопасности при работе с электроустановками и экономический расчет проекта.
Проделанная работа позволит усовершенствовать лабораторный стенд устройством контроля частоты вращения вала. Частота вращения двигателя будет отображаться на разработанном устройстве, тем самым облегчит выполнение лабораторных работ на данном стенде студентами.
1 АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА
Основной параметр, определяющий тягу двигателя - это частота вращения. Прибор, измеряющий частоту вращения, называется тахометр. Область применения – замер частоты вращения ротора компрессора турбореактивного двигателя, вала поршневого двигателя, вала турбины газотурбинного двигателя и прочих валов [1].
Помимо этого, в качестве датчиков обратной связи, в системах слежения применяют тахогенераторы. В данном случае происходит замер частоты вращения исполнительных органов. Основная градуировочная погрешность авиационных тахометров, при нормальных условиях, не превышает ± 0,5 % максимального значения шкал диаметром 80 мм. Для других шкал погрешность составляет ± 1 %.
При работе тахометра уровень радиопомех должен быть минимальным, таким образом, достигается снижение магнитного влияния на показания других приборов.
Частота вращения вала n выражается через угловую скорость (радиан в секунду).
Частоту вращения вала измеряют различными методами, среди основных можно выделить электрические, механические и стробоскопические. К механическим методам следует отнести часовой, центробежный, вибрационный и фрикционный методы. Основной интерес для авиации представляют часовой и центробежный методы.
При центробежном методе используется зависимость центробежной силы от угловых скоростей вращения инерционных масс. При использовании данного метода, грузы крепятся на вращающейся оси при помощи шарниров. Под действием углового вращения грузы расходятся, перемещая вдоль оси муфту, которая сжимает пружину до тех пор, пока её усилие не уравновесит силу
вращения. Это метод положен в основу, при изготовлении чувствительных элементов в авиационных системах автоматического регулирования частоты вращения газотурбинных двигателей.
Часовой метод нашел применение при измерении частоты вращения вала за интервал времени, который задан часовым механизмом.
Индукционный и магнитоиндукционный методы относятся к электрическим методам. При магнитоиндукционном методе – электропроводящее тело увлекается полем постоянного магнита, за счет индукционных токов наводимых в нём.
Индукционный метод использует тахогенераторы переменного и постоянного токов, при наведении ЭДС полем постоянного магнита. ЭДС зависит от частоты вращения обмотки или магнита.
Стробоскопический метод основан на периодическом краткосрочном освещении вращающегося вала с частотой, равной частоте вращения вала. Частота вспышек излучающей лампы определяется электронной схемой. Данный метод распространен в лабораторных условиях.
1.1 Тахометры
Приборы для измерения частоты вращения вала (угловой скорости) называются тахометрами (Рисунок 1.1). Тахометры, снабженные регистрирующим (записывающим) устройством - называются тахографами. Приборы суммирующие число оборотов вала - называются счетчиками.
В зависимости от места установки тахометра и способа применения тахометры подразделяют на стационарные, дистанционные и ручные. По принципу действия, различают механические (центробежные), магнитные, магнитно-индукционные, электрические и электронные тахометры [1].
Рисунок – 1.1 Тахометр
1.1.1Механические тахометры
Принцип действия механических тахометров основан на использовании центробежных сил, пропорциональных квадрату угловой скорости, действующих на центробежные расходящиеся грузы (наклонное кольцо), находящиеся на валу и вращающиеся вместе с ним вокруг оси, (Рисунок 1.2). Чувствительным элементом является кольцо 1 на оси 2, проходящей через приводной валик 3. Кольцо нагружено спиральной пружиной 4 и связано тягой 5 с подвижной муфтой 6. При вращении валика кольцо стремится занять положение, перпендикулярное к оси вращения. Муфта через промежуточное кольцо 9 и зубчатую рейку 7 входит в зацепление с шестерней 10, на оси которой закреплена стрелка 8, движущаяся вдоль шкалы прибора (градуирована в об/мин.). Тахометр закреплен неподвижно, а вал 3 приводится во вращение через передачу от вала двигателя [1].
При установившемся режиме центробежная сила, действующая на вращающееся кольцо 1, уравновешивается силой действия спиральной пружины, и стрелка тахометра неподвижна. При изменении частоты вращения вала равновесие сил нарушается, вызывая разворот кольца относительно оси 2 на угол α и соответствующий разворот стрелки 8 прибора. Механические центробежные измерительные приборы обладают нелинейной статической характеристикой, поэтому их шкала неравномерная.
Рисунок 1.2 – Устройство механического центробежного стационарного тахометра
Рисунок 1.3 – Внешний вид механического центробежного ручного тахометра
Периодический контроль частоты вращения и проверку стационарных тахометров производят механическим центробежным ручным тахометром (Рисунок 1.3), прижимая наконечник 1 к торцу вращающегося вала. В корпус 2 встроен редуктор с переключающим устройством, позволяющий менять передаточное отношение от наконечника 1 к чувствительному элементу для измерения в пяти диапазонах частоты вращения от 25 до 10000 об/мин. Переключают редуктор и устанавливают указатель 3 путем перемещения вдоль оси наконечника приводного вала при нажатой кнопке 4. В зависимости от установленного диапазона частоты вращения показания прибора определяют по одной из двух шкал. К преимуществам механических тахометров относится высокая точность показаний, а к недостаткам - невозможность дистанционного отсчета [1].
1.1.2. Магнитоиндукционные тахометры
Магнитоиндукционный тахометр имеет равномерную шкалу. В тахометре (Рисунок 1.4) вращение от приводного вала 1 через конические шестерни и вал 2 передается ротору с постоянными магнитами 3, между которыми на оси 10 находится алюминиевый диск 4.
Рисунок 1.4 – Магнитоиндукционный тахометр
Под действием вращающегося поля магнитов в диске индуцируется электрический ток, создающий свое магнитное поле. Сила взаимодействия магнитных полей уравновешивается силой действия волосковой пружины 5, один конец которой закреплен на оси 10, а другой – в корпусе прибора.
Пропорционально частоте вращения приводного вала 1 изменяются действующие силы, разворот диска 4, оси 10 и жестко связанной с ней стрелки 7 вдоль шкалы 8.
В прибор вмонтирован магнитоиндукционный успокоитель, состоящий из алюминиевого диска 9, закрепленного на валу 10, и неподвижной системы с постоянными магнитами 6. При движении в диске 9 индуцируется ток и создается магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянных магнитов. А так как сила взаимодействия этих полей направлена в сторону, противоположную движению диска, то происходит торможение колебаний стрелки прибора [1].
1.1.3. Дистанционные магнитоиндукционные тахометры
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
