CC BY
6
и устройство отображения 6. На процессор устройства подается сигнал с датчиков 4. Сигналы обрабатываются процессором 5 и подаются на устройство отображения 6 [3].
При выходе из строя элемента коммутации на фотоэлементах 2 работа устройства осуществляется с помощью обычного элемента коммутации 1. Также его использование целесообразно при постоянном попадании световых волн на фотоэлемент (например, при проведении работ с аккумуляторными батареями на открытом воздухе в солнечную погоду).
Предложенная новая структура позволяет при организации хранения заряженных аккумуляторных батарей в затемненных помещениях при подаче направленного света на фотоэлементы устройства коммутации обеспечивать автоматическое подключение питания ко всем аккумуляторам, находящимся на хранении одновременно, что позволяет значительно снизить время контроля больших групп аккумуляторных батарей находящихся на хранении в заряженном состоянии. Таким образом, происходит как сокращение времени контроля, так и уменьшение расхода заряда аккумуляторных батарей для проведения операций контроля. Так же предложенное устройство позволяет оперативно получать информацию о степени заряда источников питания, для своевременного принятия решения о необходимости их заряда.
Список литературы:
1. Малюков В.А. Перспективы развития системы связи Вооруженных Сил Российской Федерации в современных условиях [Электронный ресурс] // Связь в ВС РФ: сетевой журнал. - 2012. - Режим доступа: http://www.army. informost.ru/2012/pdf/part1/1-3.pdf (дата обращения: 20.12.2016).
2. Отчет по НИР «Эксплуатация радиосредств комплекса «Акведук»», РВВДКУ 2014.
3. Отчет по НИР «Техническая эксплуатация первичных источников электропитания носимых средств связи в сложных физико-географических и климатических условиях», РВВДКУ, 2015.
ЗАДАТЧИК МАЛЫХ РАСХОДОВ ЖИДКОСТИ © Макурина В.А.*
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых,
г. Владимир
Предложена конструкция и дано теоретическое обоснование задат-чика расхода жидкостей. Задатчик предназначен для метрологической аттестации и периодической поверки рабочих расходомеров. Струк-
* Студент кафедры Технологического и экономического образования, студенческое конструкторское бюро «Хронос». Научный руководитель: Шарыгин Л.Н., профессор ВлГУ.
турно задатчик расхода состоит из двухтактного регулируемого насоса и гидравлического частотного фильтра. Электронное устройство управления задаёт необходимое значение расхода.
Ключевые слова расход жидкости, насос гидравлический, частотный фильтр, устройство управления.
Производство любых средств измерений сопровождается их метрологической аттестацией. Метрологические схемы предполагают задание некоторого физического процесса, параметры которого подлежат измерению. Чаще всего выявление метрологических характеристик осуществляют путем сравнения показателей созданного рабочего средства с образцовым. Аналогичные операции осуществляются и при периодической поверке. Применительно к производству расходомеров жидкостей также требуется задать потоком жидкости.
Предлагаем основные технические решения по созданию задатчика расхода жидкостей. Структурно задатчик состоит из насоса 1, гидравлического частотного фильтра 2 и устройства управления 3. Насос и частотный фильтр могут быть изготовлены в виде единого блока, но эксплуатационно удобнее их изготовить отдельными блоками и соединить шлангами 4.
Рис. 1. Структурная схема
Насос (рис. 2) двухкамерный, а по принципу работы двухтактный. Внутренний объём корпуса разделён на две равные камеры 5,6 мембраной 7, которая в зависимости от расчетного диапазона может быть гофрированной. Мембрана снабжена электромагнитным симметричным приводом. Каждая камера содержит впускные и выпускные клапаны. Конструкция насоса блочная, в виде отдельных оборотных единиц. Сборная единица мембрана состоит из кольца 8, в которое завальцован внешний контур мембраны 7. Жесткий центр мембраны представлен втулкой 10. Во втулку запрессованы якори 11, 12 электромагнитов. Электромагниты содержат обмотки 13, 14, которые размещены на каркасах 15, 16. Каркасы закреплены винтами 17, 18
на крышках 19, 29. Каркасы в зоне крепления имеют поперечные каналы (пазы) 21, 20 для снижения поршневого эффекта электромагнитов. Для выводов обмоток предусмотрены герметичные электрические разьемы 23, 24, закрепленные на крышках винтами 25, 26.
29 А 30
Рис. 2. Осевой разрез насоса В состав корпуса насоса кроме крышек 19,20 входят два полукорпуса 27, 28 в форме труб. В нижней части (здесь и далее ориентация чертежа) размещены впускные клапаны, выполненные в виде отверстий 29, 30 с пружинами 31, 32 из плоской ленты, которые закреплены винтами 33, 34. В верхней части полукорпусов резьбовым соединением закреплены штуцеры 35, 36 выпускных клапанов (см. рис. 4). Каждый выпускной клапан содержит шарик 37, винтовую пружину 38 и гайку 39. Элементы корпуса скреплены между собой болтами 40 с гайками 41. Между элементами корпуса предусмотрены кольцевые уплотняющие прокладки (на чертежах не показаны).
Рис. 3. Сечение А-А по рис. 2
Рис. 4. Фрагмент I по рис. 2
Для реализации необходимого расхода жидкости предусмотрено устройство управления - рис. 5. В основе устройства управления лежит релаксатор на силовых транзисторах УГ1 и УТ2. Схемотехнически релаксатор представляет собой Т-триггер, в котором коллекторной нагрузкой служат обмотки 13,14 электромагнитов. Цепи обратной связи образованы цепочками Я2 - С2 и R4 - С5. Автоматическое смещение представлено цепью R3 -С3. Счётный вход образован с применением конденсаторов С1 и С4. Сигнал на счетный вход поступает от типового генератора G коротких прямоугольных импульсов. При прохождении очередного импульса генератора G происходит опрокидывание триггера, в результате последовательно оказывается под током обмотки 13, 14 электромагнитов.
Тяговое усилие ^ электромагнита пропорционально току в обмотке [2]
^ = К
т х
1 / & I
(1)
где I - ток в обмотке; N - число витков;
1С - часть длины якоря в пределах обмотки;
I - осевая длина обмотки;
8С - сечения якоря;
х - текущее смещение якоря;
К - конструктивный коэффициент.
Усилие F приложено к жесткому центру мембраны и вызывает прогиб [3]
х = -
64Б;
где Я - внешний радиус мембраны;
Б - цилиндрическая жесткость; Р - развиваемое давление. Здесь
Б = -
Ек
12(1
(3)
где Е - модуль нормальной упругости материала мембраны к - толщина мембраны Л - коэффициент Пуассона.
Формулы (1), (2) показывают, что давление в камере растёт линейно. На рис. 6 приведены нормированные характеристики давления на выходе насоса (суммарное давление по двум штуцерам).
Аналитически нормированная функция давления может быть записана в виде
щ) =
г - кт
(4)
в интервале
0 < г - кт < г,
где к - порядковый номер периода - в рассматриваемом случае это период последовательности импульсов генератора G (см. рис. 3).
Рис. 5. Схема устройства управления
Рис. 6. Нормированные характеристики давления на выходе насоса
Формула (4) показывает, что на выходе насоса будет пульсирующее давление. Для выравнивания давления и, соответственно, функции расхода в предлагаемом устройстве применен специальный блок 2. Воспользуемся частотным анализом. Разложенные функции (4) в гармонический ряд Фурье дает нормированный ряд.
1 1 ™ 1
р(*)=1 - - Е
2 л П=- п
Формула (5) показывает, что в разложении Фурье присутствует постоянная составляющая и гармонии
Х(г) = —пО г, (5)
лп
где п - номер гармоники.
Для 1-й гармоники (п = 1) циклическая частота
2л
О = (6)
и ее амплитуда
4»! = -• (7)
л
Принцип фильтрации блока 2 основан на том, что скорость распространения давления (волна давления) конечна, время изменения давления будет определяться размерами емкости. Фильтрующее давление оказывает сужающие сечения. Скорость потока V в сужающем устройстве определятся перепадом давления АР (амплитуда гармоники) [4]
V = к,. . 1 л/Ар ,
СП-2 — , (8)
VI- т
где т = (—) ; Б
Кс - коэффициент, учитывающий параметры жидкости
Д ё - сечения трубы и сужающего устройства (диафрагмы).
Подбором геометрических параметров частотного гидравлического фильтра 2 можно снизить пульсацию задаваемого расхода до требуемых значений. Заметим, что соединительные шланги 4 также оказывает фильтрующее действие.
Работает задатчик расхода следующим образом. Погружают насос в емкость с жидкостью. В соответствии с требуемой величиной расхода на генераторе G устройства управления 3 устанавливают значение частоты (периода Т). К выходу частотного фильтра 2 подключают исследуемый расходомер. Колебания мембраны 7 под действием сил F электромагнитов обеспечивают последовательное разряжение и сжатие в камерах 5,6 за счет чего происходит прокачка жидкости. Величину задаваемого расхода регулируют частотой генератора в;
Таким образом, предлагаемый задатчик расхода жидкостей конструктивно прост, имеет линейную характеристику и может работать в широком диапазоне расходов.
Список литературы:
1. Радкевич Я.М. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник / Я.М. Радкевич, А.Г. Схиртладзе, Б.И. Лактионов. - М.: Высш. шк., 2007. -791 с.
2. Сотсков Б.С. Основы расчета и проектирования электромеханических элементов автоматических и телемеханических устройств: учебное пособие / Б.С. Сотсков. - М.; Л: Энергия, 1965. - 576 с.
3. Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов / Л.Е. Андреева. - М.: Машгиз, 1962. - 576 с.
4. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: справочник / П.П. Кремлевский. - Л.: Машиностроение, 1989. - 701 с.
5. Васильев Д.В. Радиотехнические цепи и сигналы: учебное пособие / Д.В. Васильев, М.Р. Витоль, Ю.Н. Горшенков и др.; под ред. К.А. Самойло. -М.: Радио и связь, 1982. - 528 с.
ДАТЧИК ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
© Потапов Г.К.*
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых,
г. Владимир
Предложена конструкция датчика линейных перемещений частотного типа. Первичным преобразователем является автоколебательная система баланс-растяжка. Измеряемый параметр изменяет рабочую длину растяжки, что приводит к изменению частоты выходного сигнала. Получена передаточная функция.
Ключевые слова датчик перемещения, автоколебательная система баланс-растяжка, частота.
При экспериментальном анализе механизмов измеряют ряд параметров, среди которых важное значение отводится перемещению отдельных элементов кинематических цепей. Известные датчики перемещения используют аналоговое преобразование - индуктивное, магнитоэлектрическое, что ограничивает точность измерения и усложняет обработку сигнала датчика [3].
* Студент кафедры Технологического и экономического образования, студенческое конструкторское бюро «Хронос». Научный руководитель: Шарыгин Л.Н., профессор ВлГУ.
