Датчик пневмотахометра

   Величина( G_V1)₁<0, поэтому при дальнейшем расчете ее можно не рассматривать. Следовательно, за величину ( G_V1)₁ принимаем ( G_V1)₂, т.е. ( G_V1)₁ = 0,018·10^-6 м³/с. 

   Аналогично  подсчитаем и остальные значения G_V1: 

   ( G_V1)₂ = 0,018·10^-6 м³/с.;                          ( G_V1)₇ = 5,46·10^-6 м³/с.;

   ( G_V1)₃ = 0,94·10^-6 м³/с.;                           ( G_V1)₈  = 6,59·10^-6 м³/с.;

   ( G_V1)₄ = 2,7·10^-6 м³/с. ;                            ( G_V1)₉  = 7,73·10^-6 м³/с.;

   ( G_V1)₅ = 3,19·10^-6 м³/с.;                           ( G_V1)₁₀ = 8,86·10^-6 м³/с.

   ( G_V1)₆ = 4,33·10^-6 м³/с.; 

3. Определим массовый расход G_m :

                                                     

                                                                     (43)

где ρ=1,225 кг/м³

G_m1 = 1.225·0.018·10^-6=0.022·10^-6 кг /c;

G_m2 = 1,13·10^-6 кг /c;                    G_m7= 7,94·10^-6 кг /c;

G_m3 = 2,49·10^-6 кг /c;                            G_m8= 9,31·10^-6 кг /c;

         G_m4 = 3,85·10^-6 кг /c;                     G_m9= 10,68·10^-6 кг /c;

         G_m5 = 5,22·10^-6кг /c;                      G_m10 = 12,04·10^-6 кг /c^.

         G_m6 =6,58·10^-6 кг /c; 

4. Определим число Рейнольдса Re для бусинки термоанемометра по формуле:

                                               

                                                                      (44)

где d_б – деаметр бусинки термоанемометра, d_б = 0,8·10^-3 м; µ = 1,81·10^-3 Па·с. 

Re_б2 = 99, 41 (9, 97);                   Re_б7 = 698,53 (26,43);

Re_б3 = 219,06 (14,8);                   Re_б8 = 819,05 (28,62);

Re_б4 = 338,7 (18,4);                     Re_б9 = 1059,23 (30,65);

Re_б5 = 578,88 (21,43);                 Re_б10 = 1168,31 (34,18).

Re_б6 = 578,88 (24,06); 

5. Определим число Рейнольдса Re токопровода по формуле:

 

                                                        

                                                                           (45)

где d_Т – диаметр токопровода, d_Т=1,2·10^-3 м; 

 
 

Re_Т2 = 66,27 (8,14);                      Re_Т7 = 465,68 (21,85);

Re_Т3 = 146,04 (12,08);                  Re_Т8 = 546,03 (23,37);

Re_Т4 = 225,80(13,03);                  Re_Т9 = 626,38 (25,03);

Re_Т5= 306,15 (17,49);                  Re_Т10 = 706,15(26,57).

Re_Т6 = 385,92 (19,64);                  

   

5. По графику  зависимости рис.13 коэффициентаHот √Re определим 
   соответствующий каждому числу Рейнольдса Re коэффициент рассеяния Н и 
   запишем найденные значения в табл. 2.
6. Определим выходное напряжение U из вольтамперной характеристики (рис.2.18) для постоянного значения Н, а результаты также запишем втабл. 2.

   Помимо  значений, определенных по графику, в  табл. 3 будут расположены результаты расчетов, т. е. ∆p_инф., G_VСКП1, G_m .

   Таблица 3.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   ^{14. Расчет электроизмерительной схемы}

   1. Расчет  измерительного моста.

   Определяем  параметры (сопротивления) резисторов плеч моста. 

   Из  зависимости определим подходящее значение сопротивления для терморезистора.

   Для выбранного типа анемочувствительного элемента(терморезистора типа СТ1 -19МА) имеются следующие  расчетные значения параметров режима работы:

   - рабочий  диапазон температур……………………………………………………….213-573 К

   - тепловая  постоянная времени………………………………………………………τ_ост.=1,5сек

                                                                                                                                          τ_наср.=0,8сек

   - теплоемкость…………………………………………………………………….....С=04мДж/˚С

   -коэффициент  рассеивания в спокойном воздухе…………………………….…Н=0,35мВт/˚С

   - сопротивление…………………………………………………………r=15÷18кОм при t=20˚С

   - постоянная ………………………………………………………………………В=3500÷6000К

   -допустимая  мощность рассеивания ………………………………………при Т_ном.  Р=200мВт

                                                                                                                             При Т_макс.  Р=0,3мВт

   - коэффициент  энергетической чувствительности……………………………………..0,09мВт 

   Возьмем В=4000К, Т₀=20˚С=293К, К_Т0=к_н=15·10³ Ом. 

 

   

   Рис.12 Электроизмерительная схема 
 
 

   

   Рис.13 Температурная зависимость R=f(T₀)

   Из  рис.13 видно, что в рабочем диапазоне температур от 213 до 573 °К самым подходящим сопротивлением будет R_T = 220 Ом.

   Тогда сопротивление последовательно  включенного резистора Ry должно быть равным R₁ = R₇, это обусловлено заданным режимом работы АЧЭ и условиями обеспечения баланса моста. Параметры резисторов R₂ и R₆, входящих в ИМ определяются в общем случае с учетом обеспечения максимальной чувствительности ИМ по направлению. Однако дополнительно необходимо ограничить энергопотребление этой цепочки и обеспечить согласование выходного сопротивления ИМ входным сопротивлением У ОС. Таким образом, выбираем в качестве постоянных резисторов пассивной ветви резисторы типа С2-29, допустимой мощностью рассеяния 0,25 Вт и номиналом R₁- R₂ = 4,3 кОм (R выбираем из ряда Е24).

   Проверка  согласования ИМ и УОС по сопротивлению  осуществляется на основе расчета выходного сопротивления ИМ и его сопротивления с входным сопротивлением УОС.

R_вых.М = 22,6к Ом

   Выбираем  ОУ К140УД7, который имеет следующий  параметр R_вх.ОУ≥0,4Мом.

   Условие R_вых.М.<<R_вх.ОУ выполняется 22,6кОм<<0,4Мом

   Проверим  соответствие выбранных резисторов моста на допустимую рассеиваемую мощность.

 U_пит.                  U_пит.=30В 
 

      I R₁                    
 

      R₂ 

  

P_g=0.5Вт      P_g>P_R2      0.25В>0.052В 

   Резисторы R₁ и  R₂ удовлетворяют по мощности.

   Из  вольт-амперной характеристики для терморезистора типа СТ1-19МА мы видим, что I_мах.=30мА.

   

   P_g=200мВт=0,2Вт   при Т_ном.=20˚С

   P_g>P_RT     0.2>0.198

   Условие выполняется, исходя из этого, можно  сказать, что терморезистор удовлетворяет по мощности.

    Расчет  усилителя обратной связи

   В качестве УОС выбираем операционный усилитель серии К140. Одним из основных условий работы ЭИС является обеспечение заданного режима работы АЧЭ и точность поддержания коэффициента усиления УОС. Определяется зависимость: 

где Н_о - коэффициент рассеяния терморезистора при отсутствии перетекания воздуха по каналу с АЧЭ.

   Для выбранного термореистора типа СТ1-19МА имеем:

   I_t0=30 мА; β_t0=3.2%/˚С; U_t0=3.6 B;R_t0=220 Ом; Н₀=0,3·10^-3Вт/˚С; Т₀=20˚С

   При заданной статистической точности поддержания  режима Т=const,∆Т=2˚С определяем потребный коэффициент УОС.

 

   Зная  коэффициент передачи измерительного моста к_м = 2 определяем 
потребный коэффициент передачи ОУ.

   

   

 

   На  основании проведенных расчетов можно сформулировать требования к  УОС (на ОУ):

• ОУ должен быть дифференциальным;
• ОУ должен иметь высокий коэффициент усиления;
• ОУ должен иметь большой коэффициент синфазного сигнала, т.к. напряжение, которое должно быть усилено, часто достигает величины близкой к предельному значению синфазного напряжения. Кроме того, ОУ должен иметь входное сопротивление на 6 — 8 порядков выше выходного сопротивления измерительного моста.

   Исходя  из этих условий, в качестве ОУ берем  К140УД7 с параметрами: 

   Для улучшения процесса уравновешивания  измерительного моста в рассчитываемой ЭИС ОУ работает в режиме компаратора (т.е. без отрицательной обратной связи, как это показано на рис.12). Определим параметры элементов цепи включения ОУ — К140 УД7.

   Для защиты входов ОУ от превышения дифференциального  входного напряжения между входами ОУ включены встречно - параллельно диоды VD2 и VD3(КД103).

    Выбор  регулирующего транзистора VTI

   Выбор регулирующего транзистора VT1 осуществляется в основном исходя из следующих требований:

   - ток I_K транзистора должен удовлетворять условию I_K>>I_M

                                                                                            I_K>40…50мА;

- коэффициент  усиления β=70;