|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK Peranti untuk pemantauan jarak jauh kesihatan penderia piezoelektrik
Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Peranti keselamatan dan isyarat objek Bahaya akibat kemalangan menjadikannya perlu untuk mengenakan peningkatan keperluan pada kebolehpercayaan saluran pengukur dan, di atas semua, sensor, kerana ia dikendalikan dalam keadaan paling sukar yang wujud di kemudahan ini. Terdapat keperluan untuk mengawal sifatnya sebagai cara pengukuran lebih kerap daripada yang dilakukan dengan pengesahan berkala (biasanya setahun sekali). Oleh kerana penderia sering dipasang di tempat yang sukar dicapai (contohnya, di bawah selongsong unit), kawalan mesti dijalankan dari jauh. Kaedah kawalan [1], dilaksanakan dalam peranti yang diterangkan dan menjadikannya mungkin, adalah berdasarkan fakta bahawa transduser piezoelektrik sensor boleh diterbalikkan, ia menghasilkan isyarat elektrik apabila ia bertindak secara mekanikal dan mengalami ubah bentuk mekanikal apabila elektrik voltan dikenakan. Dalam kedua-dua kes, tahap tindak balas terhadap kesan ditentukan oleh pekali yang sama, dipanggil modulus piezo. Inersia sensor sebagai sistem mekanikal ditentukan oleh kekerapan ayunan bebasnya, yang bergantung terutamanya pada sifat sensor itu sendiri, tetapi juga pada sifat mekanikal bahagian objek yang bersentuhan dengan sensor. Ia dipanggil kekerapan resonans pemasangan (UR). Inersia elektrik tidak berkaitan dengan mekanikal dan ditentukan dalam anggaran pertama oleh produk kapasitansi sensor dengan kabel dan rintangan aktif bebannya. Spektrum frekuensi getaran yang diukur oleh sensor sentiasa terletak di bawah frekuensi SD (jika tidak, hasil pengukuran akan tidak boleh dipercayai), menduduki, sebagai peraturan, kawasan dari sifar hingga 0,2...0,3 daripada nilainya. Untuk menyambung ke peranti kawalan yang diterangkan, penderia diputuskan sambungan daripada peralatan yang ia berfungsi. Voltan malar digunakan padanya, mengecas kapasitansinya dan mengubah bentuk elemen piezoelektrik. Tempoh operasi ini hendaklah sedemikian rupa sehingga semua proses mekanikal dan elektrikal sementara mempunyai masa untuk tamat. Selepas itu, sumber voltan diputuskan daripada sensor dan rintangan aktif kecil disambungkan ke terminal yang terakhir untuk satu masa (biasanya beberapa puluh mikrosaat), mencukupi untuk pelepasan hampir lengkap kapasitans sensor. Ubah bentuk mekanikal unsur piezoelektrik tidak boleh berubah pada kadar yang sama, pengembaliannya kepada keadaan awal berlaku dalam bentuk ayunan yang dilembapkan dengan frekuensi SD. Unsur piezoelektrik menukarkan ayunan ini menjadi isyarat elektrik, yang direkodkan, sebagai contoh, oleh osiloskop penyimpanan. Tanda keadaan normal penderia ialah kebolehubahan bentuk dan tahap isyarat semasa pemantauan berulang. Nod utama peranti kawalan ialah dua penggetar tunggal, yang menetapkan tempoh selang penutupan dan pendaftaran, dan dua suis. Pengujaan ayunan oleh pereputan nadi dengan tempoh penutupan yang stabil memungkinkan untuk mencapai kebolehulangan yang baik bagi tahap dan bentuk isyarat elektrik, yang diperlukan untuk operasi metrologi. Versi peranti yang diterangkan agak lebih rumit. Oleh kerana osiloskop penyimpanan adalah peranti yang mahal dan agak jarang, proses kawalan dibuat kitaran, yang memungkinkan untuk menggunakan osiloskop konvensional. Untuk kebolehpercayaan yang lebih besar dalam menentukan kekerapan SD, penapis diperkenalkan yang menyekat gangguan frekuensi tinggi. Terdapat bekalan kuasa voltan rendah autonomi dan meter frekuensi UR dengan penunjuk LED.
Skim peranti ditunjukkan dalam rajah. 1. Multivibrator pada elemen DD1.1 dan DD1.2 menjana denyutan segi empat tepat. Daripada keluaran elemen DD1.2, nadi tempoh t disalurkan kepada input kawalan suis DA1.3. Semasa operasinya, voltan pengecasan +1 V dibekalkan melalui suis tertutup ke input sensor yang disambungkan ke penyambung X14 melalui litar R15R3HL12 (lengkung U3 dalam Rajah 2).
Kapasiti sensor dicas sehingga voltan ini. LED HL3 direka untuk memberi isyarat litar pintas dalam litar sensor. Nadi, songsang berkenaan dengan yang dipertimbangkan, datang daripada keluaran unsur DD1.1 melalui litar pembezaan (C2R6) dan penyepaduan (C4R11) kepada input unsur DD1.3. Pada outputnya, nadi tahap logik rendah terbentuk, terletak dalam jeda antara denyutan pengecasan, tetapi mempunyai tempoh t2 lebih pendek daripada jeda. Melalui litar pembezaan C6R18, tepi jatuh nadi ini mencetuskan penggetar tunggal pada pemasa DA6, nadinya, dengan tempoh yang ditentukan oleh parameter litar R21C7 (selang t3 dalam Rajah 2), disalurkan kepada input kawalan suis bawah (mengikut litar) litar mikro DA2. Dalam kes ini, output sensor (pin 3 penyambung X1) disambungkan kepada wayar biasa melalui suis dan perintang R12, menyahcas kapasitans sensor. Voltan merentasi penderia (lengkung U dalam Rajah 2) berkurangan kepada sifar. Tepi jatuh nadi pemasa memulakan penggetar tunggal pada elemen DD6.1 dan DD6.3, menjana nadi tempoh t4 (ditentukan oleh parameter litar C13R31R53) yang kini bersifat berayun, melalui litar pembezaan C6.2R2 disuap kepada input penguat pada op-amp DA5, kepada outputnya, melalui perintang R16, suis SA4 disambungkan sama ada kepada kapasitor C25 (mod "Petunjuk"), atau perintang R3 (mod "Diagnostik") . Dalam kes pertama, penapis melicinkan terbentuk, pada yang kedua - pembahagi voltan bebas frekuensi. Seterusnya, isyarat pergi ke penyambung X8, yang mana osiloskop atau perakam lain disambungkan. Nadi penyegerakan dikeluarkan kepada penyambung yang sama, bertepatan dengan masa dengan permulaan selang t27. Baki nod peranti membentuk meter frekuensi UR. Isyarat sensor dengan bantuan penguat DA3 dan pembanding voltan DA5 ditukar kepada satu siri denyutan amplitud piawai. Keuntungan (10 atau 20) dipilih oleh suis SA2, keadaan yang ditunjukkan oleh LED HL1 dan HL2. Mengira denyutan daripada keluaran pembanding selama 1 ms akan memberikan nilai frekuensi SD dalam kilohertz. Walau bagaimanapun, kaedah ini ternyata tidak boleh diterima, kerana ayunan semula jadi penderia piezoelektrik moden mereput lebih cepat. Oleh itu, adalah perlu untuk mengira denyutan untuk beberapa selang yang lebih pendek dengan jumlah tempoh 1 ms. Eksperimen menunjukkan bahawa dua selang 500 μs adalah mencukupi. Akaun berjalan seperti berikut. Selepas menekan butang SB2 "Set. 0", pembilang DD2.1 ditetapkan kepada keadaan kesediaan untuk mengira, ditunjukkan oleh LED "Sedia" HL4, dan pembilang DD4 dan DD5 ditetapkan kepada sifar. Tekan lama pada butang SB1 "Mula" membuka suis DA1.1, dan jam berdenyut dari output elemen DD1.2 melalui suis terbuka DA1.2 ke kaunter DD2.1. Dua input isyarat elemen DD3.2 datang daripada output 2 dan 4 pembilang, dan input ketiga - daripada output elemen DD6.2. Akibatnya, tahap tinggi pada output elemen DD3.3 hanya wujud semasa kitaran operasi berikutan denyutan pengecasan keenam dan ketujuh (mengira dari saat butang SB1 ditekan). Nadi kelapan menetapkan tahap tinggi pada output 8 pembilang DD2.1, yang menutup suis DA3.1 melalui penyongsang DD1.2. Aliran denyutan ke input pembilang DD2.1 berhenti, dan LED HL4 padam. Kini butang SB1 boleh dilepaskan. Output elemen DD3.3 disambungkan ke input kawalan suis DA1.4, disambungkan antara output komparator DA5 dan input pembilang DD4. Petunjuk status pembilang DD4 dan DD5 tidak begitu biasa - menggunakan dua baris sepuluh hari LED HL5-HL24. Ini dilakukan untuk mengurangkan penggunaan semasa: jumlah penggunaan semua LED ini dalam apa jua keadaan tidak melebihi 8 mA. Malangnya, LCD yang lebih menjimatkan tidak sesuai kerana julat suhu operasi yang tidak mencukupi. Diod VD1-VD3 diperkenalkan untuk mengurangkan crosstalk. Semua kapasitor dalam peranti adalah seramik, dan C7 dan C13 mesti mempunyai TKE kecil, mereka boleh berbeza, sebagai contoh, mika. Termostabil (contohnya, C2-31) juga hendaklah perintang R21 dan R31. Suis - gelongsor B1561 bersaiz kecil. Walau bagaimanapun, daripada SA3, lebih baik menggunakan butang dengan menukar kenalan, contohnya PS580N. Kedudukan kenalan apabila butang dilepaskan mestilah sepadan dengan yang ditunjukkan dalam rajah dalam Rajah. satu. Jenis penyambung X1 bergantung pada penderia yang sepatutnya diperiksa paling kerap. Pengarang menggunakan palam blok RS-4TV, kerana sebahagian besar penderia getaran industri domestik ialah pecutan piezoelektrik ABC dan ANS dengan soket kabel RS-4TV, tujuan kenalannya sepadan dengan yang ditunjukkan dalam rajah dalam Rajah. 1. Oleh kerana rintangan getaran tidak diperlukan daripada sambungan boleh tanggal dalam kes ini, adalah dinasihatkan untuk mengeluarkan benang luaran dengan berhati-hati pada badan palam, yang akan memudahkan dan mempercepatkan proses menyambung dan memutuskan sambungan sensor. Penderia jenis lain boleh disambungkan ke peranti melalui penyesuai yang sesuai. Penyambung X2 boleh jadi sebarang, contohnya, ONTS-VG-2-3/16-p. Wayar isyarat dalam kabel yang disambungkan kepadanya mesti dilindungi, wayar isyarat jam tidak memerlukan perisai.
Peranti ini dikuasakan oleh bateri lima hingga enam sel galvanik bersaiz AA, voltannya ditukar kepada bipolar stabil +/-12 V menggunakan penukar TMR0522 [2], disambungkan mengikut litar yang ditunjukkan dalam rajah. 3. Apabila voltan bateri GB1 ialah 7,5 V, arus yang digunakan daripadanya ialah 130 dan 145 mA, masing-masing, dalam mod "Diagnostik" dan "Petunjuk". Peranti dipasang pada dua papan, satu di atas yang lain dan disambungkan dengan kabel reben. Kawalan dan LED dipasang pada papan atas, dan elemen selebihnya dipasang pada papan bawah, kecuali penyambung, yang terletak pada panel sudut yang berasingan. Badan dipilih sedia. Memandangkan kebanyakan elemen aktif ialah get logik dan op amp tanpa pembetulan luaran, menyediakan peranti berwayar dengan betul tidak memerlukan banyak usaha. Selepas memastikan bahawa multivibrator pada elemen DD1.1, DD1.2 menghasilkan denyutan segi empat tepat simetri dengan kadar pengulangan 30 ± 5 Hz, anda perlu menyemak kedudukan dan bentuk denyutan pada output elemen DD1.3 .
Dengan ketiadaan osiloskop dua rasuk, untuk ini anda boleh menggunakan penambah paling mudah, litar yang ditunjukkan dalam Rajah. empat.
Osilogram isyarat pada outputnya hendaklah mempunyai bentuk yang ditunjukkan dalam Rajah. 5, di mana t1 dan t2 adalah selang yang sama seperti dalam rajah. 2. Memilih perintang R6 dan R11, pastikan selang t2 bermula selepas 0,3 ... 1 ms selepas tamat nadi pengecasan. Tempohnya hendaklah 5 ... 10 ms, nilai yang tepat tidak penting. Nadi yang dihasilkan oleh pemasa DA6 mesti mempunyai tempoh dalam julat 20 ... 30 μs. Tetapi tempoh nadi pada output elemen DD6.2 mesti ditetapkan dengan perintang pemangkasan R53 bersamaan dengan 500 μs dengan ketepatan yang paling mungkin. Ini secara langsung memberi kesan kepada ralat pengukuran frekuensi SD.
Untuk pelarasan selanjutnya, penderia piezoelektrik (accelerometer) diperlukan, sebaik-baiknya dengan pekali penukaran tertib milivolt per meter sesaat sesaat dan frekuensi ayunan bebas (ia lebih tinggi daripada frekuensi SD) lebih daripada 10 kHz. Dengan menyambungkan sensor ke penyambung X1, kawalan osiloskop yang disambungkan ke penyambung X2 mencapai imej yang stabil pada skrin, sama seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 6-8. Mereka menunjukkan osilogram yang menggambarkan pergantungan isyarat pada keadaan sensor: longgar (Rajah 6); dipasang mengikut ketat dengan manual arahan (Rajah 7); dipasang, tetapi dengan pengancing longgar pada struktur terkawal (Rajah 8). Skala osilogram di sepanjang paksi menegak dan mendatar ialah 50 mV/div, masing-masing. dan 50 µs/div. Kebolehulangan ayunan teruja dicirikan oleh hasil pengukuran kedudukan titik ciri osilogram dengan pengulangan pengujaan sepuluh kali ganda. Spread tidak melebihi 1,5% dan praktikalnya bertepatan dengan ralat osiloskop penyimpanan S9-8 yang digunakan. Adalah wajar untuk memastikan bahawa tiada herotan isyarat pada output op-amp DA3. Dalam amalan, mereka tidak mungkin, julat ayunan lembap penderia jenis berbeza sedikit berbeza dan tidak melebihi beberapa ratus milivolt. Apabila menyemak operasi pencetus Schmitt pada komparator DA5, anda harus membandingkan bilangan tempoh isyarat pada inputnya dan denyutan pada output. Ambang pencetus ditetapkan oleh pemilihan perintang R19 dan R23. Kawalan pertama penderia, terutamanya yang direka untuk berfungsi pada objek operasi jangka panjang dan tanpa henti, adalah wajar untuk dijalankan serta-merta selepas pemasangannya. Dalam kes ini, ia akan segera menjadi jelas sama ada semua keperluan dipenuhi (ketidakrataan dan kekasaran permukaan tempat duduk yang dibenarkan, tork mengetatkan benang, ketiadaan pencemaran, dll.). Pelanggaran mereka boleh mengurangkan kekerapan SD sehingga isyarat sensor tidak akan mencerminkan dengan betul sifat getaran. Akibatnya, adalah mungkin untuk menjana arahan palsu untuk menghentikan kecemasan objek. Keputusan yang diperolehi (mengira kekerapan SD dan kedudukan suis SA2) direkodkan; ia akan menjadi asas untuk menilai keadaan sensor semasa kitaran kawalan seterusnya. Sisihan yang diperhatikan akan menjadi asas untuk kajian yang lebih terperinci tentang keadaan sensor dan keputusan mengenai keperluan untuk membaiki atau menggantikannya. Perkara di atas membayangkan bahawa kawalan dijalankan pada unit yang dihentikan. Suhunya tidak semestinya tetap, dan kesan yang digunakan adalah sensitif terhadap perubahannya. Seperti yang dinyatakan di atas, pada kedua-dua peringkat proses pengujaan ayunan, tindak balas terhadap kesan ditentukan oleh nilai modulus piezoelektrik - ciri-ciri bahan transduser, yang bergantung pada tahap ketertiban struktur mikronya, yang berkurangan. dengan peningkatan suhu. Dalam kes ini, amplitud isyarat elektrik adalah berkadar dengan kuasa dua modulus piezoelektrik dan pergantungan suhunya adalah lebih kuat. Menurut eksperimen, isyarat penderia dengan suhu operasi maksimum 250 °C semasa kawalan pada suhu sehingga 120 °C mempunyai ketidakstabilan dalam ±6%. Oleh itu, adalah wajar bahawa dalam semua kitaran kawalan penyebaran suhu tidak melebihi 20 °C. Dalam hal ini, adalah lebih baik untuk mengendalikan peranti bersama-sama dengan peranti yang membolehkan anda mengukur suhu sensor. Kemungkinan menjalankan kawalan pada unit operasi bergantung pada beberapa keadaan. Kita boleh dengan serta-merta mengatakan bahawa jika tahap getaran yang direkodkan oleh penderia semasa operasi biasa objek hampir kepada had untuk penderia, had atas spektrum getaran menghampiri frekuensi SD, atau, akhirnya, suhu sensor hampir dengan maksimum yang dibenarkan, kawalan adalah mustahil. Anda perlu melaksanakannya semasa penutupan unit yang dirancang, tetapi walaupun dalam kes ini, penggunaan peranti akan menjimatkan masa dan menyingkirkan kerja mekanikal. Jika keadaan yang disenaraikan di atas tidak begitu jelas, kawalan hendaklah dijalankan sebelum permulaan dan semasa operasi kemudahan. Dengan membandingkan keputusan, anda boleh membuat keputusan termaklum. Perlu diingat bahawa kawalan hanya menggunakan penunjuk terbina dalam peranti yang diterangkan hanya melaksanakan sebahagian daripada kemungkinan. Analisis spektrum atau ciri-ciri lain getaran semula jadi sensor akan membolehkan bukan sahaja untuk menilai keadaannya dengan lebih tepat, tetapi juga untuk mendapatkan maklumat tambahan tentang kesihatan nod objek di mana sensor dipasang. Hakikatnya ialah had atas spektrum isyarat sensor yang diperoleh semasa operasi normalnya, selalunya tidak melebihi 1000 Hz, dan kadang-kadang lebih rendah. Sesar kecil pada objek mempunyai sedikit kesan ke atas sifat spektrum getaran. Dan kerana spektrum adalah jauh lebih luas semasa kawalan, maka, dengan menganalisisnya, adalah mungkin untuk melihat walaupun perubahan kecil dalam keadaan pada objek, sudah tentu, jika ia berlaku berhampiran sensor. Penganalisis spektrum disambungkan kepada penyambung X2 dan bukannya osiloskop (atau bersama-sama dengannya) dan suis SA3 ditetapkan kepada kedudukan "Diagnostik". Peranti ini membolehkan bukan sahaja untuk mengesan fakta perubahan dalam pekali penukaran sensor yang disebabkan oleh perubahan dalam modul piezoelektrik, tetapi juga untuk mengira nilai barunya. Teknik paling mudah ialah membandingkan isyarat semasa kawalan berganda: pertama, sejurus selepas pemasangan penderia, apabila data pengesahan terbarunya adalah sah, dan kemudian selepas masa yang mana seseorang boleh mengharapkan perubahan dalam parameter penderia. Pada kedua-dua rekod, anda perlu memilih N tempoh ayunan dengan cara yang sama, dalam setiap daripadanya tentukan julat isyarat (perbezaan antara nilai maksimum dan minimum) dan jumlahkan nilai yang diperolehi. Jika semasa kawalan awal jumlah V1 diperoleh, dan semasa kawalan berulang - V2, pekali penukaran pada masa kawalan berulang adalah sama dengan
di mana S1 ialah nilai pekali penukaran yang diperoleh semasa pengesahan [3]. Ia boleh digunakan dalam analisis hasil pengukuran sehingga pengesahan standard seterusnya. Satu lagi aplikasi peranti boleh didapati dalam pembuatan penderia piezoelektrik pada peringkat pemasangan dan pengawalseliaan parameter. Pada skrin osiloskop, anda boleh memerhatikan tindak balas penderia kepada operasi yang sedang berjalan dengan jelas seperti semasa menetapkan penapis dengan penyapu. Dalam kes ini, adalah mungkin untuk mendapatkan maklumat bukan sahaja tentang kekerapan resonans, tetapi sedikit sebanyak tentang nilai pekali penukaran. Kami menambah bahawa sebagai tambahan kepada penderia getaran, adalah mungkin dalam beberapa kes untuk mengawal penderia denyutan tekanan piezoelektrik, bagaimanapun, kawalan hanya akan bersifat kualitatif: mengikut prinsip "kegagalan baik". Kesusasteraan 1. Subbotin M. Kaedah pengujaan elektrik ayunan resonan pecutan piezoelektrik dan peranti untuk pelaksanaannya. Nombor Paten RF 2150708. - Buletin Ciptaan, 2000, No. 16.
Pengarang: M. Subbotin, Moscow; Terbitan: radioradar.net
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Modul miniatur untuk menerima siaran radio digital ▪ Pemantauan Titik Buta dalam Lori Mercedes-Benz ▪ Peranti yang meniru cara otak berfungsi ▪ Pemotong rumput menentang jenayah
▪ bahagian tapak Pengecas, bateri, bateri. Pemilihan artikel ▪ Artikel Planet Neptun. Sejarah dan intipati penemuan saintifik ▪ artikel Siapakah Neanderthal? Jawapan terperinci ▪ artikel Pengarah Jabatan Pengeluaran Jabatan Penyiaran Televisyen. Deskripsi kerja
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini