Помощь студентам в учебе
Индуктивный датчик приближения детектируемого объекта
|
АННОТАЦИЯ 2
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Анализ технического задания 10
2 Индуктивный датчик приближения детектируемого объекта 12
2.1 Общие сведения 12
2.2 Назначение и технические данные 17
2.3 Описание функциональной и структурной схемы индуктивного датчика
приближения 18
3 Анализ принципиальной электрической схемы 22
3.1 Общий принцип работы устройства 22
3.2 Описание схемы 23
4 Расчет номиналов 32
4.1 Расчет автогенератора 32
4.2 Расчет амплитудного детектора и фильтра низких частот 33
4.3 Расчет триггера Шмитта 34
4.4 Расчет ключевого усилителя 35
5 Питание, энергопотребление и защита 40
5.1 Расчет сервисных цепей 40
5.2 Анализ энергопотребления элементов 47
6 Организационно-экономический раздел 48
6.1 Технико-экономическое обоснование 48
6.2 Понятия параметров сетевого планирования 48
6.3 Анализ этапов разработки, построение сетевого графика 50
6.4 Расчет параметров событий сетевого графика 55
6.5 Расчет параметров работ сетевого графика 57
6.6 Расчёт стоимостных параметров сетевого графика 61
6.8 Расчет величины экономического эффекта и срока окупаемости проекта .. 65
7 Безопасность жизнедеятельности 66
7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов, источником
которых является спроектированное устройство 66
7.2 Анализ условий эксплуатации проектируемого устройства 66
7.3 Обеспечение безопасности устройства 67ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Анализ технического задания 10
2 Индуктивный датчик приближения детектируемого объекта 12
2.1 Общие сведения 12
2.2 Назначение и технические данные 17
2.3 Описание функциональной и структурной схемы индуктивного датчика
приближения 18
3 Анализ принципиальной электрической схемы 22
3.1 Общий принцип работы устройства 22
3.2 Описание схемы 23
4 Расчет номиналов 32
4.1 Расчет автогенератора 32
4.2 Расчет амплитудного детектора и фильтра низких частот 33
4.3 Расчет триггера Шмитта 34
4.4 Расчет ключевого усилителя 35
5 Питание, энергопотребление и защита 40
5.1 Расчет сервисных цепей 40
5.2 Анализ энергопотребления элементов 47
6 Организационно-экономический раздел 48
6.1 Технико-экономическое обоснование 48
6.2 Понятия параметров сетевого планирования 48
6.3 Анализ этапов разработки, построение сетевого графика 50
6.4 Расчет параметров событий сетевого графика 55
6.5 Расчет параметров работ сетевого графика 57
6.6 Расчёт стоимостных параметров сетевого графика 61
6.8 Расчет величины экономического эффекта и срока окупаемости проекта .. 65
7 Безопасность жизнедеятельности 66
7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов, источником
которых является спроектированное устройство 66
7.2 Анализ условий эксплуатации проектируемого устройства 66
7.3 Обеспечение безопасности устройства 67ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
В 50-е годы ХХ века, в эру дискретных корпусных электронных компонентов, была разработана оригинальная генераторная схема, выполненная всего на четырёх-пяти транзисторах, которая успешно применяется до сих пор и положила начало производству миллионными тиражами малогабаритных индуктивных датчиков, основное назначение которых - создавать логический (бинарный) электрический сигнал, когда металлический предмет (target - мишень) приближается к датчику на малое расстояние (обычно это расстояние составляет от долей миллиметра до ста миллиметров) [1].
В индуктивном бесконтактном переключателе генерируется высокочастотное переменное поле, которое излучается на чувствительной поверхности. Физическая величина этого переменного поля определяет дальность действия устройства. Когда материал, являющийся хорошим проводником электричества и/или магнетизма, приближается к чувствительной поверхности, поле ослабляется [2]. Эти два состояния (поле ослаблено или не ослаблено) анализируются в бесконтактном переключателе, что приводит к изменению выходного состояния переключателя.
Индуктивные бесконтактные переключатели используются для неконтактного обнаружения металлических объектов, например, в печатных машинах, конвейерных системах, роботах, грузоподъемниках, прессах, автоматических сварочных машинах и т.п. Индуктивные бесконтактные переключатели отличаются большим сроком службы, высокой точностью переключения и быстрой реакцией. Они могут также использоваться в средах, предъявляющих высокие требования к оборудованию, например, с присутствием брызг воды, чистящих эмульсий, масел и смазочных материалов.
Эти индуктивные датчики приближения детектируемого объекта (далее ИДП ДО) оказались очень доступным, простым, надёжным, дешёвым элементом систем управления приводов, станков, автоматических линий, систем измерения
физических величин. Пожалуй, десятки, если не сотни, фирм по всему миру выросли на производстве этих элементов АСУ ТП - ИДП ДО.
Компания «ТЕКО», производящая бесконтактные выключатели уже более 25 лет, для конкурирования на российском и мировом рынке не только увеличивает спектр производства уникальных датчиков, но и следит за инновациями конкурирующих фирм.
Современные технологии в промышленности диктуют потребность в таких позиционерах, которые бы вобрали в себя все максимально возможные и реально реализуемые эксплуатационные характеристики: широкие диапазоны рабочей температуры, характеристики стабильности, чувствительность.
Зарубежный рынок датчиков приближения движется в сторону расширения эксплуатационных характеристик. На данный момент производители при тех же характеристиках стабильности производители стараются охватить максимальную ширину температурного диапазона от минимума до максимума, стремятся сделать более высокую чувствительность.
Такая номенклатура позиционеров у зарубежных производителей становится все более популярна. С точки зрения автоматизации — это очень полезное свойство, но наши отечественные производители идут пока по старому пути. Даже в номенклатуре ближайшего конкурента - ЗАО «Сенсор» (г. Екатеринбург») нет позиционеров на повышенную чувствительность с перекрытием сразу 3-х температурных диапазонов работы, т.к. это видимо не позволяют их технологии производства. Большинство производителей на российском рынке предлагают датчики широкого применения, но не производят уникальных. АО НПК «ТЕКО» является лидером по уникальным датчикам, но сейчас надо предлагать на рынок и технологичный, и вандалопрочный товар.
Обширная группа позиционеров, не представленная на нашем рынке - позиционеры с металлической чувствительной поверхностью (с высокой степенью защиты от давления). Они обладают следующими достоинствами:
- долгий срок службы;
возможность использования датчика в жестких условиях ударных
нагрузок, в среде повышенного давления;
- герметичность (исключение попадания жидкости через микротрещины);
- снижение трудоемкости по сборке и изготовлению чувствительных элементов,
- увеличение внутреннего пространства датчика, позволяющее использовать чувствительные элементы большего диаметра и увеличивать чувствительность датчика, что в свою очередь позволит повысить надежность работы изношенного оборудования у потребителей, тем самым увеличив межремонтных ресурс и сократив время простоя [3].
Данные позиционеры будут применяться на спецтехнику, где требуются особые условия эксплуатации: химическая стойкость (нержавеющая сталь), повышенная герметичность. Сейчас слабое место позиционеров - уплотнение. Решение данной проблемы - использование в позиционерах технологии изготовления корпусов с металлической чувствительной поверхностью.
В данном дипломном проекте рассматривается возможность проектирования подобных позиционеров.
В индуктивном бесконтактном переключателе генерируется высокочастотное переменное поле, которое излучается на чувствительной поверхности. Физическая величина этого переменного поля определяет дальность действия устройства. Когда материал, являющийся хорошим проводником электричества и/или магнетизма, приближается к чувствительной поверхности, поле ослабляется [2]. Эти два состояния (поле ослаблено или не ослаблено) анализируются в бесконтактном переключателе, что приводит к изменению выходного состояния переключателя.
Индуктивные бесконтактные переключатели используются для неконтактного обнаружения металлических объектов, например, в печатных машинах, конвейерных системах, роботах, грузоподъемниках, прессах, автоматических сварочных машинах и т.п. Индуктивные бесконтактные переключатели отличаются большим сроком службы, высокой точностью переключения и быстрой реакцией. Они могут также использоваться в средах, предъявляющих высокие требования к оборудованию, например, с присутствием брызг воды, чистящих эмульсий, масел и смазочных материалов.
Эти индуктивные датчики приближения детектируемого объекта (далее ИДП ДО) оказались очень доступным, простым, надёжным, дешёвым элементом систем управления приводов, станков, автоматических линий, систем измерения
физических величин. Пожалуй, десятки, если не сотни, фирм по всему миру выросли на производстве этих элементов АСУ ТП - ИДП ДО.
Компания «ТЕКО», производящая бесконтактные выключатели уже более 25 лет, для конкурирования на российском и мировом рынке не только увеличивает спектр производства уникальных датчиков, но и следит за инновациями конкурирующих фирм.
Современные технологии в промышленности диктуют потребность в таких позиционерах, которые бы вобрали в себя все максимально возможные и реально реализуемые эксплуатационные характеристики: широкие диапазоны рабочей температуры, характеристики стабильности, чувствительность.
Зарубежный рынок датчиков приближения движется в сторону расширения эксплуатационных характеристик. На данный момент производители при тех же характеристиках стабильности производители стараются охватить максимальную ширину температурного диапазона от минимума до максимума, стремятся сделать более высокую чувствительность.
Такая номенклатура позиционеров у зарубежных производителей становится все более популярна. С точки зрения автоматизации — это очень полезное свойство, но наши отечественные производители идут пока по старому пути. Даже в номенклатуре ближайшего конкурента - ЗАО «Сенсор» (г. Екатеринбург») нет позиционеров на повышенную чувствительность с перекрытием сразу 3-х температурных диапазонов работы, т.к. это видимо не позволяют их технологии производства. Большинство производителей на российском рынке предлагают датчики широкого применения, но не производят уникальных. АО НПК «ТЕКО» является лидером по уникальным датчикам, но сейчас надо предлагать на рынок и технологичный, и вандалопрочный товар.
Обширная группа позиционеров, не представленная на нашем рынке - позиционеры с металлической чувствительной поверхностью (с высокой степенью защиты от давления). Они обладают следующими достоинствами:
- долгий срок службы;
возможность использования датчика в жестких условиях ударных
нагрузок, в среде повышенного давления;
- герметичность (исключение попадания жидкости через микротрещины);
- снижение трудоемкости по сборке и изготовлению чувствительных элементов,
- увеличение внутреннего пространства датчика, позволяющее использовать чувствительные элементы большего диаметра и увеличивать чувствительность датчика, что в свою очередь позволит повысить надежность работы изношенного оборудования у потребителей, тем самым увеличив межремонтных ресурс и сократив время простоя [3].
Данные позиционеры будут применяться на спецтехнику, где требуются особые условия эксплуатации: химическая стойкость (нержавеющая сталь), повышенная герметичность. Сейчас слабое место позиционеров - уплотнение. Решение данной проблемы - использование в позиционерах технологии изготовления корпусов с металлической чувствительной поверхностью.
В данном дипломном проекте рассматривается возможность проектирования подобных позиционеров.
В результате выполнения данного дипломного проекта получена принципиальная электрическая схема ИДП ДО. Данная схема была проверена на работоспособность на лабораторном макете. Важные функциональные блоки устройства смоделированы в САПР.
Разработанное устройство превосходит свой прототип в применении современной элементной базы, и теоретически обладает большим диапазоном рабочих температур. Вместе с тем, разработанное устройство имеет широкие возможности по модернизации своего функционала.
Планируется разработка печатной платы датчика, изготовление модели и прохождение лабораторных испытаний с последующим усовершенствованием и дальнейшим развитием разработки.
Рассчитанные экономические показатели помогут в дальнейшем определить стоимостную оценку всех работ для создания конкурентоспособной продукции, а описанные в разделе безопасности жизнедеятельности правила пользования стендом оградить человека от опасных и вредных производственных факторов, возникающих в процессе эксплуатации.
Разработанное устройство превосходит свой прототип в применении современной элементной базы, и теоретически обладает большим диапазоном рабочих температур. Вместе с тем, разработанное устройство имеет широкие возможности по модернизации своего функционала.
Планируется разработка печатной платы датчика, изготовление модели и прохождение лабораторных испытаний с последующим усовершенствованием и дальнейшим развитием разработки.
Рассчитанные экономические показатели помогут в дальнейшем определить стоимостную оценку всех работ для создания конкурентоспособной продукции, а описанные в разделе безопасности жизнедеятельности правила пользования стендом оградить человека от опасных и вредных производственных факторов, возникающих в процессе эксплуатации.
