|
Реферат: Сравнительный Анализ Конструкций и Характеристик Датчиков Давления (Радиоэлектроника)
Министерство Общего и Профессионального
Образования Российской Федерации
Ижевский Государственный Технический Университет
Кафедра «Технология Роботизированного Производства»
Расчетно-пояснительная записка
к
ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
Тема: «Исследование и разработка устройства измерения и
регулирования уровня минеральной воды в скважине»
Выполнил: студент группы 1015
Болотин Л.А.
Руководитель: д.т.н., проф. Пичугин И.К.
Консультант по охране труда: к.т.н., доц. Глухов Ю.Г.
Консультант по экономике: ст. препод. Богомолова Г.Н.
Зав. Кафедрой «ТРП» д.т.н., академик Гольдфарб В.И.
Ижевск 1998
Содержание
1. Введение ……………………………………………………………………. 1
2. Устройство и принцип работы схемы измерения ..…………………… 2
3. Сравнительный анализ конструкций и характеристик датчиков …. 3
3.1. Введение ……………………………………………………………….. 3
3.2. Датчики давления ……………………………………………………. 4
3.2.1. Основные некомпенсированные ………………………. 11
3.2.2. Калиброванные с температурной компенсацией …. 19
3.2.3. С преобразованием сигнала …………………………… 27
3.2.4. С высоким полным сопротивлением ………………….. 35
3. Датчики ускорения ………………………………………………… 43
4. Химические датчики ………………………………………………. 45
5. Кремниевые датчики температуры ……..……………………… 46
4. Технико-экономическое обоснование .……………………………….. 49
5. Охрана труда ……………………………………………………….…….. 60
6. Заключение ……………………………………………………………….. 70
7. Список источников информации ………………………………………. 71
Перечень графического материала
1. Функциональная схема измерения уровня жидкости
2. Схема электрическая принципиальная
3. Система цифровой маркировки датчиков давления
4. Датчик в разрезе
5. Чертеж корпуса датчика
6. Плакат “Варианты исполнения датчиков”
7. Графики выходных характеристик
8. Технико-экономические показатели
Введение.
В данном дипломном проекте сделана попытка разработки устройства для
измерения и регулирования уровня минеральной воды в скважине.
Проблема измерения уровня минеральной воды в скважине довольно остро
стоит перед санаторно-курортными комплексами Удмуртии и России. Дело в том,
что минеральный состав воды напрямую зависит от глубины, с которой она
забирается. Значительные отклонения от заданной глубины ведут к необратимым
изменениям в составе воды, которая в результате может не только потерять
свои лечебные свойства, но и принести вред организму человека. Вся важность
проблемы полностью осознается специалистами, принимаются определенные меры.
До недавнего времени измерения производились вручную, но очевидно, что при
этом страдает точность; у ручного измерения также существует определенный
предел по глубине. Таким образом, перед работниками санаторно-курортных
комплексов встала проблема точного, по возможности простого и
автоматизированного контроля уровня воды в скважине.
В данном проекте предложен способ измерения уровня жидкости, с
использованием современных датчиков давления.
Устройство и принцип работы схемы измерения
Для измерения уровня минеральной воды используется изменение давления
воздуха внутри вертикально установленной трубки, нижний конец которой
опущен в воду, а верхний соединен с входом Р2 (сторона давления) датчика
абсолютного давления MPX2200 AP. Регулировка уровня обеспечивается в
пределах 10 мм. Откачка воды осуществляется с помощью насоса, который
коммутируется управляющим модулем, соединенным с выходом датчика.
Управляющий модуль содержит:
. усилитель сигнала датчика
. триггер Шмидта, управляемый от усилителя
. оптоэлектронный ключ переменного тока МОС2А60, управляемый триггером и
включающий мотор насоса,
. вторичный источник питания (+8 В),
. светодиод D1, индицирующий включение мотора.
Примененный оптоэлектронный ключ фирмы Моторола МОС2А60 способен
коммутировать ток до 2А от сети 220 В, 50/60 Гц.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Расчет сметы затрат на разработку изделия
1. Состав исполнителей и виды работ.
В этом разделе необходимо определить количественный и качественный состав
исполнителей и виды работ.
Структура и продолжительность этапов работ.
|Наименование этапов|Исполнитель |Трудоемкость |Число |Длительность |
|и работ | |этапов и |исполнителей |этапов и |
| | |работ |(чел.) |работ (дни) |
| | |(чел./дни) | | |
|1. Техническое |Инженер - | | | |
|задание |переводчик | | | |
|1.1 Постановка | |2 |1 |2 |
|задачи | | | | |
|1.2 Сбор исходных | |10 |2 |5 |
|материалов | | | | |
|1.3 Анализ | |20 |1 |20 |
|имеющихся | | | | |
|материалов | | | | |
|1.4 Разработка | |7 |1 |7 |
|технического | | | | |
|предложения | | | | |
|Итого: | |39 | |34 |
|2. Разработка |Инженер - | | | |
|теоретической |системотехник | | | |
|части | | | | |
|2.1 Поиск варианта| |3 |2 |2 |
|реализации | | | | |
|2.2 Изучение | |5 |2 |3 |
|материалов | | | | |
|2.3 Изучение | |2 |2 |1 |
|требований | | | | |
|2.4 Разработка | |10 |2 |5 |
|структурной | | | | |
|схемы | | | | |
|2.5 Разработка | |15 |2 |8 |
|функциональной | | | | |
|схемы | | | | |
|2.6 Разработка | |14 |2 |7 |
|принципиальной | | | | |
|схемы | | | | |
|2.7 Теоретическое | |7 |2 |4 |
|обоснование | | | | |
|схем | | | | |
|2.8 Выбор системы | |5 |2 |3 |
|элементов | | | | |
|Итого: | |61 | |33 |
|3. Разработка |Инженер - | | | |
|экспериментальной |схемотехник | | | |
|части | | | | |
|3.1 Сборка, | |14 |1 |14 |
|отладка опытного| | | | |
|образца | | | | |
|3.2 Корректировка | |7 |1 |7 |
|схем | | | | |
|Итого: | |21 | |21 |
|4. Оформление |Инженер - |10 |1 |10 |
|документации |конструктор | | | |
|Итого: | |10 | |10 |
|ВСЕГО: | |131 | |98 |
2. Календарный план-график работ.
|Наименование |Исполнитель|Трудо-емко|Число |Длительност|Календарный график проведения работ по месяцам, |
|этапов и работ | |сть этапов|исполнителе|ь этапов и |дням, 1999 год |
| | |и работ |й (чел.) |работ (дни)|Месяцы |
| | |(чел./дни)| | |Январь Февраль |
| | | | | |Недели |
| | | | | |1 2 3 4 5 6 7 8 |
| | | | | |1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 |
| | | | | |1234567 1 |
|1. Техническое |Инженер - | | | | |
|задание |переводчик | | | | |
|1.1 Постановка | |2 |1 |2 | |
|задачи | | | | |** |
|1.2 Сбор | |10 |2 |5 | |
|исходных | | | | |* **** |
|материалов | | | | | |
|1.3 Анализ | |20 |1 |20 | |
|имеющихся | | | | |* * ***** ***** ***** *** |
|материалов | | | | | |
|1.4 Разработка | |7 |1 |7 | |
|технического | | | | |* * **** * |
|предложения | | | | | |
| | | | | | |
|Итого: | |39 | |34 |** * ***** * ***** ***** ***** **** * |
| | | | | |**** * |
Календарный план-график работ.
Продолжение
|Наименование |Исполнитель|Трудо-е|Число |Длительность |Календарный график проведения работ по месяцам, |
|этапов и работ | |мкость |исполнителе|этапов и |дням, 1999 год |
| | |этапов |й (чел.) |работ (дни) |Месяцы |
| | |и работ| | |Февраль Март Апрель |
| | |(чел./д| | |Недели |
| | |ни) | | |8 9 10 11 12 13 14 15 |
| | | | | |1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 |
| | | | | |1234567 1 |
|2. Разработка |Инженер – | | | | |
|теоретической |системо-тех| | | | |
|части |ник | | | | |
|2.1 Поиск | |3 |2 |2 | |
|варианта | | | | |** |
|реализации | | | | | |
|2.2 Изучение | |5 |2 |3 | |
|материалов | | | | |** * |
|2.3 Изучение | |2 |2 |1 | |
|требований | | | | |* |
|2.4 Разработка | |10 |2 |5 | |
|структурной | | | | |**** * |
|схемы | | | | | |
|2.5 Разработка | |15 |2 |8 | |
|функциональной | | | | |**** **** |
|схемы | | | | | |
|2.6 Разработка | |14 |2 |7 | |
|принципиальной | | | | |* ***** * |
|схемы | | | | | |
|2.7 Теоретическое| |7 |2 |4 | |
|обоснование | | | | |**** |
|схем | | | | | |
|2.8 Выбор системы| |5 |2 |3 | |
|элементов | | | | |*** |
| | | | | | |
|Итого: | |61 | |33 |**** * ***** ***** ***** ***** ***** *** |
Календарный план-график работ.
Продолжение
|Наименование этапов |Исполнитель |Трудо-е|Число |Длительност|Календарный график проведения работ по месяцам, |
|и работ | |мкость |исполнителе|ь этапов и |дням, 1999 год |
| | |этапов |й |работ (дни)|Месяцы |
| | |и работ|(чел.) | |Апрель Май |
| | |(чел./д| | |Недели |
| | |ни) | | |14 15 16 17 18 19 20 21 |
| | | | | |1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 |
| | | | | |1234567 1 |
|3. Разработка |Инженер - | | | | |
|экспериментальной |схемотехник | | | | |
|части | | | | | |
|3.1 Сборка, отладка | |14 |1 |14 | * ***** ***** *** |
|опытного образца | | | | | |
|3.2 Корректировка | |7 |1 |7 | ** ***** |
|схем | | | | | |
|Итого: | |21 | |21 | * ***** ***** ***** ***** |
|4. Оформление |Инженер - |10 |1 |10 | ***** ***** |
|документации |конструктор | | | | |
|Итого: | |10 | |10 | ***** ***** |
|Всего: | |131 | |98 |4 января 1999г. – 14 мая 1999 г. |
3. Расчет сметы затрат на разработку
Смета затрат представляет собой плановую себестоимость разработки
аппаратного средства и составляется на весь объем работ.
Смета затрат
|Статьи затрат |Сумма (руб.) |Структура затрат, в % |
| | |к итогу |
|1. Материалы основные и |1100 |3.4% |
|вспомогательные | | |
|2. Покупные комплектующие изделия |1100 |3.4% |
|3. Амортизация основных фондов |605 |1.9% |
|4. Расходы на оплату труда |8264 |25.9% |
|5. Отчисления на социальные |3141 |9.8% |
|программы | | |
|6. Прочие расходы |1240 |3.9% |
|7. Накладные расходы |16528 |51.7% |
|Всего затрат: |31978 |100% |
Материалы основные и вспомогательные.
На эту статью относятся расходы на приобретение и доставку основных и
вспомогательных материалов, необходимых для опытно-экспериментальной
проработки решения, для изготовления опытного образца оборудования.
Сюда включаются как стоимость материалов, расходуемых при изготовлении
образцов (текстолит, клей, припой, кислоты и т.п.), так и материалов,
необходимых для оформления требуемой документации (ватман, калька,
канцелярские материалы и т.п.). На эту статью относятся транспортно-
заготовительные расходы по их доставке. Размер ТЗР определяется в % от
стоимости основных и вспомогательных материалов, принятых на предприятии (в
среднем 10%).
Расчет стоимости материалов
|Наименование и марка |Сумма (руб.) |Примечание |
|материала | | |
|1. Материалы, | |Все необходимые |
|необходимые для | |материалы принимаются за|
|оформления |300 |условную единицу |
|документации | | |
|2. Материалы, | | |
|необходимые для | | |
|изготовления опытного |700 | |
|образца | | |
|Итого затрат: |1000 | |
|3. Транспортно- |100 | |
|заготовительные | | |
|расходы | | |
|Всего затрат: |1100 | |
Покупные комплектующие изделия.
На эту статью относится стоимость используемых при проработке решения
микросхем, разъемов, конденсаторов, соединительных проводов и т.п.
Расчет стоимости покупных комплектующих изделий
|Наименование комплектующих изделий |Сумма (руб.) |
|1. Радиодетали (список) |1000 |
|Итого затрат: |1000 |
|2. Транспортно-заготовительные расходы |100 |
|Всего затрат: |1100 |
Амортизация основных фондов
По этой статье учитываются затраты, связанные с эксплуатацией при
проработке решения специального оборудования: компьютеры, стенды, тестовое
оборудование и т.п. Расчет этих затрат производится по формуле:
САМ= kб ( На ( Дт / Дq,
Где:
kб – балансовая стоимость оборудования, руб.,
На – годовая норма амортизации на полное восстановление,
Дт – продолжительность эксплуатации оборудования при проработке (дни),
Дq – действительный (эффективный) годовой фонд времени (дни).
Расчет затрат на амортизацию
|Наименование |Балансовая |Норма амортизации,|Стоимость |
|оборудования |стоимость, руб. |% |амортизации на |
| | | |тему, руб. |
|1.Оборудование |15000 |12.5% |605 |
|(список) | | | |
|Всего: | | |605 |
Сам= 15000 ( 0.125 ( (80 / 248)= 605 руб.
Расходы по оплате труда.
По статье учитываются выплаты по заработной плате за выполненную работу,
вычисленные на основании тарифных ставок и должностных окладов, в
соответствии с принятой в организации-разработчике системой оплаты труда.
Кроме того, по данной статье могут отражаться премии за производственные
результаты, надбавки и доплаты за условия труда, оплата ежегодных отпусков,
выплата по районным коэффициентам и некоторые другие расходы.
Сот= Зот ( (1 + Кп + Кд + Ко + Кр),
Где:
Зот– заработная плата ответственного исполнителя по тарифу или окладу за
отработанное время. (Зот= Тд ( Д, где Тд – среднедневная заработная плата
исполнителей, руб., Д – количество дней, отработанных исполнителем при
проработке).
Кп – коэффициент премиальных доплат, принятый в организации разработчике.
Кд – коэффициент, учитывающий надбавки и доплаты за условия труда, принятый
в организации-разработчике.
Ко – коэффициент, учитывающий оплату ежегодных отпусков, принятый
в организации-разработчике.
Кр – коэффициент районных доплат, равен 0.15.
Расчет расходов по оплате труда.
|Исполнители |Кол-во |Суммарная |Дневная |Сумма |Общая |
| |исполните-|трудоемкость |тарифная |тарифной |сумма |
| |лей |работ по теме|ставка, |заработной |заработной|
| | |(дни) |руб. |платы |платы |
|Инженер – |2 |34 |70 |2380 |3808 |
|переводчик | | | | | |
|Инженер - |2 |33 |50 |1650 |2640 |
|системотехник | | | | | |
|Инженер – |1 |21 |35 |735 |1176 |
|схемотехник | | | | | |
|Инженер - |1 |10 |40 |400 |640 |
|конструктор | | | | | |
|Всего: |6 |98 | |5165 |8264 |
Отчисления на социальные нужды
Статья учитывает отчисления организации-разработчика во внебюджетные
государственные фонды (пенсионный фонд, фонд занятости, фонд социального
страхования и фонд обязательного медицинского страхования).
Ссн= Сот ( Нсн,
Где:
Сот – суммарные расходы на оплату труда, руб.
Нсн – норматив отчислений на социальные нужды.
Примечание: на 01.05.98 этот норматив составил 38%.
Ссн= 8264 ( 0.38 = 3140.32 руб., округляя, получим:
Ссн = 3141 руб.
Накладные расходы.
Статья учитывает затраты организации-разработчика на содержание аппарата
управления, обслуживающего персонала, расходы на охрану, содержание зданий
и сооружений, текущий ремонт, расходы на отопление и освещение и т.п.
Снр= Сот ( Кнр,
Где:
Кнр – коэффициент накладных расходов, принятый в организации-разработчике.
Снр = 8264 ( 2 = 16528 руб.
Прочие расходы.
Это статья предусматривает расходы, не предусмотренные в других статьях
затрат, которые можно отнести на данную тему прямым счетом. Это могут быть
затраты организации-разработчика, связанные с эксплуатацией ВЦ,
производственными командировками и т.п.
Спр= Сот ( Кпр,
Где:
Кпр – коэффициент прочих расходов, примем его равным 15%.
Спр= 8264 ( 0.15 = 1239.6, округляя, получим:
Спр= 1240 руб.
ОХРАНА ТРУДА
Электробезопасность
Электричество широко применяется во всех отраслях народного хозяйства, в
быту, в медицине и т.д. Поэтому вопросам электробезопасности нужно уделять
большое внимание. Электробезопасность – это система организационных и
технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного
и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги,
электромагнитного поля и статического электричества.
Действие электрического тока на организм
Проходя через организм, электрический ток оказывает термическое,
электролитическое и биологическое действия.
Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве
кровеносных сосудов, нервов и других тканей. Электролитическое действие
выражается в разложении крови и других органических жидкостей, что вызывает
значительные нарушения их физико-химических составов.
Биологическое действие является особым специфическим процессом,
свойственным лишь живой материи. Оно выражается в раздражении и возбуждении
живых тканей организма, (что сопровождается непроизвольными судорожными
сокращениями мышц), а также в нарушении внутренних биоэлектрических
процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим
образом связанных с его жизненными функциями. В результате могут возникнуть
различные нарушения в организме, в том числе нарушение и даже полное
прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения. Раздражающее
действие тока на ткани организма может быть прямым, когда ток проходит
непосредственно по этим тканям, и рефлекторным, т.е. через центральную
нервную систему, когда путь тока лежит вне этих тканей.
Это многообразие действий электрического тока нередко приводит к
различным электротравмам, которые условно можно свести к двум видам:
местным электротравмам и общим электротравмам (электрическим ударам).
Местные электротравмы – это четко выраженные местные повреждения тканей
организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической
дуги. Различают следующие местные электротравмы: электрические ожоги,
электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и
электроофтальмия.
Электрические ожоги могут быть вызваны протеканием тока через тело
человека (токовый или контактный ожог), а также воздействием электрической
дуги на тело (дуговой ожог). В первом случае ожог возникает как следствие
преобразования энергии электрического тока в тепловую и является
сравнительно легким (покраснение кожи, образование пузырей). Ожоги,
вызванные электрической дугой, носят, как правило, тяжелый характер
(омертвление пораженного участка кожи, обугливание и сгорание тканей).
Электрические знаки – это четко очерченные пятна серого или бледно-
желтого цвета диаметром 1-5 мм на поверхности кожи человека, подвергшегося
воздействию тока. Электрические знаки безболезненны, и лечение их
заканчивается, как правило, благополучно.
Металлизация кожи – это проникновение в верхние слой кожи мельчайших
частичек металла, расплавившегося под воздействием электрической дуги.
Обычно с течением времени больная кожа сходит. Пораженный участок
приобретает нормальный вид и исчезают болезненные ощущения.
Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных
судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело
человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и
нервной ткани, вывихи суставов и даже переломы костей. Механические
повреждения возникают очень редко.
Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в
результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической
дуги. Обычно болезнь продолжается несколько дней. В случае поражения
роговой оболочки глаз лечение оказывается более сложным и длительным.
Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящим
через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными
судорожными сокращениями мышц. Различают следующие четыре степени ударов: I
– судорожное сокращение мышц без потери сознания; II - судорожное
сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой
сердца; III – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или
дыхания (либо того и другого вместе); IV – клиническая смерть, т.е.
отсутствие дыхания и кровообращения.
Клиническая («мнимая») смерть – переходный процесс от жизни к смерти,
наступающий с момента прекращения деятельности сердца и легких. У человека,
находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки
жизни: он не дышит, сердце его не работает, болевые раздражения не вызывают
никаких реакций, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет. Однако в
этот период жизнь в организме еще полностью не угасла, так как ткани его
умирают не все сразу и не сразу угасают функции различных органов. В первый
момент почти во всех тканях продолжаются обменные процессы, хотя и на очень
низком уровне и резко отличающиеся от обычных, но достаточные для
поддержания минимальной жизнедеятельности. Эти обстоятельства позволяют
воздействием на более стойкие жизненные функции организма восстановить
угасающие или только что угасшие функции, т.е. оживить умирающий организм.
Первыми начинают погибать очень чувствительные к кислородному голоданию
клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и
мышление. Поэтому длительность клинической смерти определяется временем с
момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели
клеток коры головного мозга; в большинстве случаев она составляет 4-5 мин,
а при гибели здорового человека от случайной причины, например от
электрического тока,
7-8 мин. После этого происходит множественный распад клеток коры головного
мозга и других органов.
Биологическая (истинная) смерть – необратимое явление, характеризующееся
прекращением биологических процессов в клетках и тканях организма и
распадом белковых структур; она наступает по истечении периода клинической
смерти.
Причины поражения электрическим током и
основные меры защиты
Основные причины несчастных случаев от воздействия электрического тока
следующие:
1. случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к
токоведущим частям, находящимся под напряжением;
2. появление напряжения на конструктивных металлических частях
электрооборудования – корпусах, кожухах и т.п. – в результате повреждения
изоляции и других причин;
3. появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых
работают люди, вследствие ошибочного включения установки;
4. возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате
замыкания провода на землю.
Основными мерами защиты от поражения током являются: обеспечение
недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для
случайного прикосновения; электрическое разделение сети; устранение
опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других
частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений,
использованием двойной изоляции, выравниванием потенциала, защитным
заземлением, занулением, защитным отключением и др.; применение специальных
электрозащитных средств – переносных приборов и приспособлений; организация
безопасной эксплуатации электроустановок.
Недоступность токоведущих частей электроустановок для случайного
прикосновения может быть обеспечена рядом способов: изоляцией токоведущих
частей, размещением их на недоступной высоте, ограждением и др.
Электрическое разделение сети – это разделение электрической сети на
отдельные электрические не связанные между собой участки с помощью
специальных разделяющих трансформаторов. В результате изолированные участки
сети обладают большим сопротивлением изоляции и малой емкостью проводов
относительно земли, за счет чего значительно улучшаются условия
безопасности.
Применение малого напряжения. При работе с переносным ручным
электроинструментом – дрелью, гайковертом, зубилом и т.п., а также ручной
переносной лампой человек имеет длительный контакт с корпусами этого
оборудования. В результате для него резко повышается опасность поражения
током в случае повреждения изоляции и появления напряжения на корпусе,
особенно, если работа производится в помещении с повышенной опасностью,
особо опасном или вне помещения.
Для устранения этой опасности необходимо питать ручной инструмент и
переносные лампы напряжением не выше 42 В.
Кроме того, в особо опасных помещениях при особенно неблагоприятных
условиях (например работа в металлическом резервуаре, работа сидя или лежа
на токопроводящем полу и т.п.) для питания ручных переносных ламп требуется
еще более низкое напряжение – 12 В.
Двойная изоляция – это электрическая изоляция, состоящая из рабочей и
дополнительной изоляции. Рабочая изоляция предназначена для изоляции
токоведущих частей электроустановки. Обеспечивая ее нормальную работу и
защиту от поражения током. Дополнительная изоляция предусматривается
дополнительно к рабочей для защиты от поражения током в случае повреждения
рабочей изоляции. Двойную изоляцию широко применяют при создании ручных
электрических машин. При эксплуатации таких машин заземление или зануление
их корпусов не требуется.
Защитное заземление
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей
или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут
оказаться под напряжением.
Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей
электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях
электрооборудования, т.е. при замыкании на корпус.
Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений
напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это
достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также
выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором
стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу
заземленного оборудования.
Именно этот вид обеспечения электробезопасности персонала был использован
мною при разработке данного дипломного проекта.
Средства защиты, применяемые в
электроустановках
В процессе эксплуатации электроустановок нередко возникают условия, при
которых даже самое совершенное их выполнение не обеспечивает безопасности
работающего и требуется применение специальных средств защиты. Например,
при работах вблизи токоведущих частей, находящихся под напряжением,
существует опасность прикосновения к этим частям, и поэтому требуется
специальная изоляция инструмента и работающего; при работах на отключенных
токоведущих частях – шинах, проводах и т.п. – имеется опасность случайного
появления напряжения на них, поэтому должны быть приняты меры, исключающие
ошибочную подачу напряжения к месту работ и вместе с тем устраняющие
опасность поражения током работающих в случае включения электроустановки
под напряжение.
Такими средствами защиты, дополняющими стационарные конструктивные
защитные устройства электроустановок, являются переносные приборы и
приспособления, служащие для защиты персонала, работающего в
электроустановках, от поражения током, от воздействия электрической дуги,
продуктов горения, падения с высоты и т.п.
Средства защиты условно делятся на три группы: изолирующие, ограждающие и
предохранительные.
Среди всех средств защиты особое место занимают электрозащитные средства,
служащие для защиты от поражения током; к ним относятся все изолирующие
средства защиты и часть ограждающих средств.
Изолирующие электрозащитные средства делятся на основные и
дополнительные.
Основные изолирующие электрозащитные средства способны длительное время
выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому ими разрешается
касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением, и работать на
этих частях. К таким средствам относятся: в электроустановках напряжением
до 1000 В – диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолирующими
рукоятками и указатели напряжения до 1000 В (ранее назывались
токоискателями); в электроустановках напряжением выше 1000 В – изолирующие
штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, а также указатели
напряжения выше 1000 В.
Дополнительные изолирующие электрозащитные средства обладают
недостаточной прочностью и поэтому не могут самостоятельно защитить
человека от поражения током. Их назначение – усилить защитное действие
основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применяться. К
дополнительным изолирующим средствам относятся : в электроустановках
напряжением до 1000 В – диэлектрические галоши, коврики и изолирующие
подставки; в электроустановках напряжением выше 1000 В – диэлектрические
перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки.
Изолирующие штанги предназначены для отключения и включения однополосных
разъединителей, для наложения переносных заземлений, для производства
измерений на токоведущих частях, находящихся под напряжением и других
подобных работ.
Изолирующие клещи применяют при обслуживании находящихся под напряжением
трубчатых предохранителей.
Электроизмерительные клещи являются переносными при борами, они служат
для измерения силы тока и других электрических величин в работающей
установке.
Указатели напряжения до 1000 В и выше используют для проверки наличия или
отсутствия напряжения на токоведущих частях электроустановок.
Резиновые диэлектрические перчатки, галоши, боты и коврики как
дополнительные электрозащитные средства применяют при операциях,
выполняемых с помощью основных защитных средств. Кроме того, перчатки
используют как основное изолирующее защитное средство при работах под
напряжением до 1000 В, а галоши и боты – в качестве средства защиты от
шаговых напряжений.
Изолирующие подставки применяют в качестве изолирующего основания.
Монтерский инструмент с изолирующими рукоятками используют при работах
под напряжением в электроустановках до 1000 В.
Ограждающие средства защиты предназначены, для временного ограждения
токоведущих частей (временные переносные ограждения-щиты, ограждения
клетки, изолирующие накладки, изолирующие колпаки); для предупреждения
ошибочных операций (предупредительные плакаты); для временного заземления
отключенных токоведущих частей с целью устранения опасности поражения
работающих током при случайном появлении напряжения (временные заземления).
Предохранительные средства защиты предназначены для индивидуальной защиты
работающего от световых, тепловых и механических воздействий. К ним
относятся защитные очки, противогазы, специальные рукавицы и т.п.
Исправность средств защиты должна проверяться осмотром пред каждым их
применением, а также периодически через 6-12 месяцев. Изолирующие
электрозащитные средства, а также накладки и колпаки периодически
подвергаются электрическим испытаниям.
Заключение
Мне кажется, что проделанная работа представляет определенное значение и
принесет определенную пользу. И дело даже не только в предложенном способе
измерения уровня минеральной воды в скважине, хотя он полностью
соответствует требованиям: экономичен, достаточно точен и полностью
автоматизирован.
Для сравнения могу сказать, что альтернативой данному способу является
акустический способ, суть которого заключается в том, что в скважину
посылается звуковой сигнал, который, отражаясь от поверхности воды,
приходит обратно и принимается с помощью электрокардиографа; далее этот
сигнал расшифровывается, и принимается решение о ручном отключении насоса.
Даже без проведения дополнительных расчетов можно с уверенностью сказать,
что использование датчика давления обойдется значительно дешевле.
На мой взгляд, основной частью предложенного дипломного проекта является
именно Сравнительный Анализ Конструкций и Характеристик Датчиков. В этом
разделе сделана попытка анализа и систематизации данных по различным
датчикам, выпускающимся безусловным на сегодняшний день лидером в этой
области – фирмой Motorola.
Дело в том, что датчики давления (наряду с датчиками ускорения,
температуры), а также предложенная схема измерения могут быть использованы
при решении широкого спектра задач. Например, при контроле расхода топлива
в автомобилях, количества перевозимой в железнодорожных цистернах нефти, в
контрольно-измерительных машинах и т.п. Химические датчики могли бы быть
использованы при разработке прибора по контролю за уровнем содержания СО в
выхлопных газах.
Хочется верить, что предложенный переводной материал послужит на пользу
обществу, позволит, например, создать специализированный справочник,
который в значительной степени облегчит работу конструкторов.
Список источников информации
1. Справочник «Motorola: Sensor (device data)»
Издано фирмой Motorola в США, Phoenix, Arizona.
2. Всемирная компьютерная информационная сеть Internet, серверы фирмы
Motorola
3. Журнал «Электронные компоненты и системы», Киев, декабрь, 1997 г.
4. Й. Янсен «Курс цифровой Электроники», 4т.
Издательство «Мир», Москва, 1987 г.
5. П. Хоровиц, У. Хилл «Искусство схемотехники», 2т.
Издательство «Мир», Москва, 1983 г.
6. И. М. Дубровский, Б. В. Егоров, К. П. Рябошапка «Справочник по физике»,
Издательство «Наукова Думка», Киев, 1986 г.
7. Н. М. Кузьмич, В. П. Никитин «Англо – Русский Словарь по Радио- и
Микроэлектронике»
ТОО «Товарищество издателей «Отчина», 1995 г.
8. А. Е. Чернухин «Англо – Русский Политехнический Словарь»
КФ МЦ «ТКИСО», 1994 г.
9. «Методические указания по Расчету сметы затрат на разработку изделия»
Издательство ИжГТУ, 1997 г.
10. «Охрана труда в машиностроении»
Издательство «Машиностроение», 1983 г.
Реферат на тему: Средства измерения расхода и количества
СОДЕРЖАНИЕ
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА И МАССЫ ВЕЩЕСТВ
2. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ
3. РАСХОДОМЕРЫ ОБТЕКАНИЯ
4. ТАХОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ
5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
6. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО УРОВНЯ
7. ТЕПЛОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
8. ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
9. АКУСТИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ
10. СЧЕТЧИКИ ШТУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
11. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА
И МАССЫ ВЕЩЕСТВ
ЛИТЕРАТУРА
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА И МАССЫ ВЕЩЕСТВ
Измерение расхода и массы веществ (жидких., газообразных, сыпучих,
твердых, паров и т. п.) широко применяется как в товароучетных и отчетных
операциях, так и при контроле, регулировании и управлении технологическими
процессами. В пищевой промышленности [оптимальное управление многими
технологическими процессами основывается на смешивании различных
компонентов и ингредиентов, входящих в состав изготовляемого целевого
продукта, в строго определенных соотношениях, изменение которых может
привести к нарушению хода процессов и получению некачественного готового
продукта.
Расход вещества — это масса или объем вещества, проходящего через
данное сечение канала средства измерения расхода в единицу времени. В
зависимости от того, в каких единицах измеряется расход, различают объемный
расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м3/с (м3/ч и т.
д.), а массовый — в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.).
Расход вещества измеряется с помощью расходомеров, представляющих
собой средства измерений или измерительные приборы расхода. Многие
расходомеры предназначены не только для измерения расхода, но и для
измерения массы или объема вещества, проходящего через средство измерения в
течение любого, произвольно взятого промежутка времени. В этом случае они
называются расходомерами со счетчиками или просто счетчиками. Масса или
объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух
последовательных во времени показаний отсчетного устройства или
интегратора. Расходомеры, наиболее широко распространенные в пищевой
промышленности, по принципу действия
разделяются на следующие основные группы: переменного перепада
давления; обтекания — постоянного перепада давления; тахометрические;
электромагнитные; переменного уровня; тепловые; вихревые; акустические.
Кроме того, известны расходомеры, основанные на других принципах действия:
резонансные, оптические, ионизационные, меточные и др. Однако многие из них
находятся в стадии разработки и широкого применения пока не получили.
В пищевой промышленности большое распространение получают также
измерительные устройства, предназначенные для счета единиц готовой
продукции, выпускаемой в виде отдельных изделий (булок, батонов), упаковок
(бутылок, коробок, ящиков) и т. п. Кроме того, очень широко используются
различные автоматические весы и весовые дозаторы.
2. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ
Одним из наиболее распространенных средств измерений расхода жидкостей
и газов (паров), протекающих по трубопроводам, являются расходомеры
переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего
устройства, дифманометра, приборов для измерения параметров среды и
соединительных линий. В комплект расходомерного устройства также входят
прямые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными
сопротивлениями.
Сужающее устройство расходомера является первичным измерительным
преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока
измеряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность)
давления, зависящий от расхода. В качестве стандартных (нормализованных)
сужающих устройств применяются измерительные диафрагмы, сопла, сопла
Вентури и трубы- Вентури. В качестве измерительных приборов применяются
различные дифференциальные манометры, рассмотренные в главе VII,
снабженные показывающими, записывающими, интегрирующими, сигнализирующими и
другими устройствами, обеспечивающими выдачу измерительной информации о
расходе в соответствующей форме и виде.
Измерительная диафрагма представляет собой диск, установленный так,
что центр его лежит на оси трубопровода (рис. VIII.1). При протекании
потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его
начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил
инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно
расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после нее
образуются
[pic]
зоны завихрения. Давление струи около стенки вначале возрастает из-за
подпора перед диафрагмой. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем
снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие
трения и завихрений происходит потеря давления рпот.
Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в
кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении
повышается, а статическое давление в этом сечении становится меньше
статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений
(перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее
устройство жидкости, газа или пара.
Из рис. VIII.1 видно, что давление по оси трубопровода, показанное
штрихпунктирной линией, несколько отличается от давления вдоль стенки
трубопровода только в средней части графика. Через отверстия 1 и 2
производится измерение статических давлений до и после сужающего
устройства.
3. РАСХОДОМЕРЫ ОБТЕКАНИЯ
Принцип действия расходомеров обтекания основан на зависимости
перемещения тела, находящегося в потоке и воспринимающего динамическое
давление обтекающего его потока, от расхода вещества. Широко
распространенными расходомерами обтекания являются расходомеры постоянного
перепада давления — ротаметры, поплавковые и поршневые. Принцип действия
расходомеров постоянного перепада давления основан на зависимости от
расхода вещества вертикального перемещения тела — поплавка, находящегося в
потоке и изменяющего при этом площадь проходного отверстия прибора таким
образом, что перепад давления по обе стороны поплавка остается постоянным.
В некоторых расходомерах обтекания, называемых расходомерами обтекания
компенсационного -типа, перемещение тела обтекания измеряется по величине
давления, создающего усилие, приложенное к телу и уравновешивающее
динамическое давление потока на него.
Ротаметры
Расходомеры постоянного перепада давления — ротаметры — применяются
для измерения расходов однородных потоков чистых и слабозагрязненных
жидкостей и газов, протекающих ..... по трубопроводам и не подверженных
значительным колебаниям. Особенно широко они используются в винодельческом,
спиртовом, ликерно-водочном и других производствах. Ротаметр (рис. VIII.4)
представляет собой длинную коническую трубку 1, располагаемую вертикально,
вдоль которой под действием движущегося снизу вверх потока перемещается
поплавок 2. Поплавок перемещается до тех пор, пока площадь кольцевого
отверстия между поплавком и внутренней поверхностью конусной трубки не
достигнет такого размера', 'при котором перепад давления по обе стороны
поплавка не станет равным расчетному. При этом действующие на поплавок силы
уравновешиваются, а поплавок устанавливается на высоте, соответствующей
определенному.значению расхода.
Рассмотрим силы, действующие на поплавок. Масса поплавка в рабочем
состоянии, т. е. при полном погружении в измеряемую среду (в кг),
Поплавковые и поршневые расходомеры -
Поплавковый расходомер постоянного перепада давления (рис. VIII.5)
состоит из поплавка 1 и конического седла 2, расположенных в корпусе
прибора (отсчетное устройство на схеме не показано) . Коническое седло
выполняет ту же роль, что и коническая трубка ротаметра. Различие
заключается в том, что длина и диаметр седла примерно равны, а у ротаметров
длина конической трубки значительно больше ее диаметра.
В поршневом расходомере (рис. VIII.6) чувствительным элементом
является поршень /, перемещающийся внутри втулки 2.
Втулка имеет входное отверстие 5 и выходное отверстие 4, которое
является диафрагмой переменного сечения. Поршень с помощью штока соединен с
сердечником передающего преобразователя 3. Протекающая через расходомер
жидкость поступает под поршень и поднима-ет его. При этом открывается в
большей или меньшей
[pic] ~"
степени отверстие выходной диафрагмы. Жидкость, протекающая через
диафрагму, одновременно 'заполняет также пространство над поршнем, что
создает противодействующее усилие.
4. ТАХОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ
Расходомеры этой группы широко применяются практически во всех
отраслях пищевой промышленности. Принцип их действия основан на
использовании зависимостей скорости движения тел — чувствительных
элементов, помещаемых в поток, от расхода веществ, протекающих через эти
расходомеры. Известно большое число разновидностей тахометрических
расходомеров, однако в практике для измерения расхода самых разнообразных
жидкостей и газов широко распространены турбинные, шариковые и камерные
расходомеры.
Камерное расходомеры
Камерные тахометрические расходомеры представляют собой здин или несколько
подвижных элементов, отмеривающих или отсекающих при своем движении
'определенные объемы жидкости
[pic]
или газа. Существует большое число конструкций, камерных расходомеров
жидкостей и газов. Овально-шестеренчатый счетчик жидкостей (рис. VIII.11)
состоит из двух одинаковых овальных шестерен, вращающихся под действием
перепада давления жидкости, протекающей через его корпус. В положении /
правая шестерня отсекает некоторый объем жидкости 1; так как на эту
шестерню действует крутящий момент, она поворачивается по часовой стрелке,
вращая при этом левую шестерню против часовой стрелки. В положении // левая
шестерня заканчивает отсекание новой порции жидкости 2, а правая
выталкивает ранее отсеченный объем 1 в выходной патрубок счетчика. В это
время вращающий момент действует на обе шестерни. В положении /// ведущей
является левая шестерня, отсекающая объем 2. В положении IV правая шестерня
заканчивает отсекание объема 3, а левая выталкивает объем 2. В положении V
полностью отсекается объем 3; обе шестерни сделали по пол-оборота, и
ведущей стала опять правая шестерня. Вторая половина оборота шестерен
протекает аналогично. Таким образом, за один полный оборот шестерен
отсекается четыре дозирующих объема." Учет жидкости основан на отсчете
числа оборотов шестерен. Выпускаются счетчики, обеспечивающие измерение в
диапазоне от 0,8 до 36 м3/ч. Диаметры условных проходов 15— SO мм; класс
точности 0,5; 1,0.
5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
Электромагнитные (индукционные) расходомеры предназначены для
измерения расхода различных жидких сред, в том числе пульп с
мелкодисперсными неферромагнитными частицами, с электрической проводимостью
не ниже 5-10 См/м, протекающих в закрытых полностью заполненных
трубопроводах. Широко применяются в различных отраслях пищевой
промышленности/
[pic]
Электромагнитные расходомеры выполняются в виде двух отдельных
блоков: измерительного преобразователя расхода и измерительного блока —
передающего преобразователя, в котором осуществляется приведение сигнала,
полученного от измерительного преобразователя, к стандартизованному виду,
удобному для дальнейшего использования.
Измерительный преобразователь расхода электромагнитного расходомера
(рис. VIII-.15) состоит из немагнитного" участка трубопровода 3 с
токосъемными электродами 4 и ярма электромагнита 2 с обмоткой возбуждения
1, охватывающего трубопровод. При протекании электропроводных жидкостей по
немагнитному трубопроводу 3 через однородное магнитное поле, создаваемое
магнитом 2, в жидкости, которую можно
представить как движущийся проводник, возникает электродвижущая сила,
снимаемая электродами 4. Эта ЭДС Е прямо пропорциональна средней скорости
потока:
E=Blvcp, (VIII. 27)
где В — электромагнитная индукция в зазоре между полюсами магнита, Т;
I — расстояние между электродами, м; рср— средняя скорость потока, м/с.
Поскольку площадь сечения трубы постоянна, ЭДС, снимаемая
с электродов, может быть выражена через объемный расход жид
кости:
E^BQоlDy, (VIII.28)
где Dу — внутренний (условный) диаметр трубы, равный
расстоянию между электродами, м.
Далее сигнал, пропорциональный расходу, подается на измерительный
блок (на рис. VIII.15 не показан), где он приводится к стандартизованному
виду, и затем передается к прибору или другому измерительному устройству.
Индукционные расходомеры рассчитаны на условные проходы от 10 до 300
мм и обеспечивают измерение в пределах от 0,32 до 2500 м3/ч. Класс точности
1.
6. РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО УРОВНЯ
Эти расходомеры применяются для измерения расхода загрязненных жидкостей,
известкового молока, диффузионного сока, сусла-самотека и т. п. Принцип
действия приборов основан на зависимости уровня жидкости в сосуде от
расхода при свободном истечении ее через калиброванное отверстие (щель) в
дне или боковой
•стенке. Профиль и диаметр отверстия рассчитываются таким образом, чтобы
указанная зависимость была линейной.
Уравнение расхода через отверстие в дне или стенке сосуда в
•общем [pic] виде выражается следующей зависимостью:
Используя уравнение (VIII.29), можно вывести зависимость между Q и Н для
отверстия любой формы. Для получения равномерной шкалы прибора эта
зависимость должна быть линейной:
Q = KH. (VIII.30)
где К — коэффициент пропорциональности.
К = Qmах/Hmах- (VIII.31) ,
Щелевой расходомер с калиброванным незатопленным отверстием (щелью) в
стенке корпуса (рис. VIII. 16) представляет собой емкость — корпус /,
разделенный перегородкой 4 с профилированной щелью. В левой части корпуса,
куда подается измеряемая жидкость через подводящий патрубок, производится
измерение ее уровня с помощью пьезометрической уровнемерной трубки 2 и
измерительного прибора — дифманометра 3
Для измерения уровня жидкости могут применяться и другие типы
уровнемеров.
Жидкость, поступающая в левый отсек корпуса, заполняет его,
переливается через профилированную щель и через слив уходит в-приемник и
далее — по назначению.
Другой тип расходомера с отверстием в дне сосуда (рис. VIII.17)
состоит из приемника — сосуда переменного уровня 1, корпуса 2, выходного
отверстия с калиброванной диафрагмой или соплом 3. Высота столба жидкости
над калиброванным отверстием 3 измеряется с помощью уровнемера-
дифманометра 4.
Щелевые расходомеры хорошо зарекомендовали себя при измерении сильно
загрязненных и быстро кристаллизующихся жидкостей и растворов. Диапазон
измерения 0,1—50 м3/ч; основная погрешность устройства в комплекте со
в'торичным прибором ±3,5%. Приборы входят в систему ГСП.
7. ТЕПЛОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
Тепловые расходомеры могут применяться при измерении небольших
расходов практически любых сред при различных их параметрах. Кроме того,
они весьма перспективны для измерения расхода очень вязких материалов
(опары, теста, фруктовых начинок , паст и т. п.). Принцип действия их
основан на использовании • зависимости эффекта теплового воздействия на
поток вещества от массового расхода этого вещества.
Тепловые расходомеры могут выполняться по трем основным принципиальным
схемам:
калориметриче | |
