Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна Куликов Андрей Владимирович

Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна
<
Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Куликов Андрей Владимирович. Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна : Дис. ... канд. техн. наук : 05.19.02 : Кострома, 2004 173 c. РГБ ОД, 61:04-5/3460

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса по оценке качества трепаного льна 10

1.1. История развития методов оценки качества трепаного льна 10

1.2. Обзор инструментальных методов оценки качества трепаного льняного волокна 14

1.3. Направления работ по созданию инструментальных систем оценки качества натуральных волокон 28

2. Разработка новых методов определения свойств волокна 34

2.1. Разработка метода определения объемного веса трепаного льна 34

2.2. Определение деформационных свойств трепаного льняного волокна при его сжатии . 36

2.3. Анализ особенностей деформирования волокна в валковой паре. 39

2.4. Алгоритм определения объемного веса 44

2.5. Оценка взаимосвязи объемного веса льняного волокна с его качественными характеристиками. 46

2.6. Обоснование нового способа определения длины трепаного льняного волокна 49

2.7. Разработка метода определения растянутости волокон в горсти 54

2.8. Совершенствование метода оценки цвета волокна 56

2.9. Разработка метода определения выхода чесаного льна 60

2.10. Возможности оценки общепризнанных показателей технологической ценности на основе использования вновь предложенных показателей качества 66

3. Обоснование совокупности показателей качества для оценки технологической ценности трепаного льна 69

3.1. Возможные направления снижения количества признаков 69

3.2. Формирование массива показателей качества трепаного льна... 74

3.3. Выбор наиболее важных показателей методом компонентного анализа 75

3.4. Выбор наиболее важных показателей методом факторного анализа 79

3.5. Выбор наиболее важных показателей методом корреляционного анализа 82

3.6. Выбор наиболее важных показателей методом кластерного анализа 83

3.7. Выбор наиболее важных показателей методом вариационного анализа 86

3.8. Определение значимости показателей с использованием метода множественной регрессии 87

3.9. Определение перечня показателей по результатам совокупности примененных статистических методов 89

4. Разработка измерительного стенда для определения комплекса свойств льняного волокна 92

4.1. Обоснование конструкции измерительного стенда 92

4.2. Разработка системы измерения перемещения верхнего валка ... 94

4.2.1. Требования к системе измерения перемещения 94

4.2.2. Разработка структурной схемы датчика перемещения... 96

4.2.3. Разработка устройства сопряжения 101

4.3. Разработка системы измерения цвета... 106

4.4. Разработка программного обеспечения 106

4.5. Проверка работы измерительного стенда 115

5. Разработка алгоритма расчета интегрального показателя качества трепаного льна и проверка вновь предложенной инструментальной системы его определения 118

5.1. Разработка алгоритма расчета номера 118

5.2. Реализация алгоритма определения номера волокна 124

5.3. Последовательность операций при определении качества трепаного льна 126

5.3.1. Отбор проб 126

5.3.2. Проведение испытаний с помощью инструментального стенда 126

5.3.3. Проведение испытаний с помощью льночесального

станка 127

5.4. Лабораторная проверка предложенной инструментальной системы 128

5.5. Результаты производственной проверки 128

5.6. Определение экономической эффективности разработанной инструментальной системы оценки качества трепаного льна... 132

Общие выводы и предложения 140

Список использованных источников

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В последнее время в нашей стране и за рубежом возрос интерес к производству льняного волокна. Его уникальные свойства обеспечивают высокую конкурентоспособность при создании льносодержащих текстильных изделий. Это повлекло за собой интенсификацию экспортно-импортных отношений и рост рентабельности предприятий льноперерабатывающего комплекса.

В связи с предстоящим вступлением Российской Федерации во Всемирную торговую организацию остро встала проблема унификации методов стандартизации льна, создания инструментальных систем определения его качества, обеспечивающих объективность и точность оценки.

Кроме этого, необходимость совершенствования методов определения качества трёпаного льна; обусловлена отсутствием эффективных способов прогнозирования поведения льна в процессе его переработки. Наличие входного контроля, позволяющего определить необходимые режимы обработки льна, приведёт к более рациональному его использованию в условиях текстильных предприятий.

В настоящее время технологическое качество трёпаного льна производится согласно требований ГОСТ 10330-76 «Лён трёпаный. Технические условия». Определение номера волокна осуществляется либо сенсорно (органолептически), либо по методу контрольного прочёса, то есть с применением заводского оборудования. Недостатки существующего метода очевидны. Это необъективность и низкая точность для первого варианта и значительная продолжительность, нерациональное использование промышленного оборудования, а также необходимость его подготовки по ряду настраиваемых с метрологической точностью параметров для второго варианта.

Таким образом, дальнейшее совершенствование систем и методов оценки качества трёпаного льна является актуальной и важной практической задачей.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Основной целью исследования является повышение объективности и снижение продолжительности анализа при инструментальном определении качества трёпаного льна.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

Разработка- новых способов определения геометрических и физических свойств льняного волокна, обеспечивающих автоматизацию контроля при их комплексной реализации;

Исследование особенностей деформирования волокна при поперечном сжатии для обоснования ускоренного метода определения его объёмного веса;

Обоснование совокупности показателей качества трепаного льна для определения интегрального показателя его технологической ценности;

Разработка конструкции и обоснование параметров рациональной работы, технических, средств контроля важнейших показателей качества;

Разработка метода расчёта интегрального показателя качества и проверка новой инструментальной системы оценки технологической ценности трёпаного льна.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Методической основой диссертации явились труды ведущих учёных в области оценки качества текстильных материалов. В работе использовали теоретические и экспериментальные методы исследования. Применяли приёмы дифференциального и интегрального исчисления, численные математические методы, а также методы текстильного материаловедения. При проведении экспериментальных исследований использовали стандартную и оригинальную аппаратуру. Обработка опытных данных осуществлялась методами многомерного, регрессионного, дисперсионного и корреляционного анализов при 95% доверительной вероятности. Вычислительные процедуры реализовывали с применением ПЭВМ, используя программы Maple, Mathcad, Statgraphics, Excel.

7НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в обосновании и разработке системы новых инструментальных методов оценки технологического качества fc трёпаного льняного волокна для решения задач стандартизации, классировки и технического контроля сырья,

В результате исследований впервые:

Разработаны методы определения геометрических и физических свойств трёпаного льна на основе его взаимодействия с валковой парой с учётом особенностей деформирования волокна в поперечном направлении;

Создан метод оценки; цвета волокна на основе учёта всех координат цветности и их варьирования;

Исследованы взаимосвязи показателей качества трепаного льна и обоснованы возможности косвенной оценки его важнейших технологических свойств;

Проведено ранжирование и обоснован перечень показателей качества для разработки инструментальной системы контроля для: определения технологической ценности трёпаного льна;

Обоснован способ интегральной оценки важнейших технологических свойств льняного волокна на основе их косвенных: оценок и автоматизированного контроля;. * ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

РАБОТЫ. Впервые создана инструментальная автоматизированная система оценки качества трёпаного льняного волокна, пригодная для использования в условиях льнозаводов и льнокомбинатов для решения задач стандартизации, классировки и технического контроля сырья. Предложен для практического применения алгоритм определения номера волокна применительно к ГОСТ 10330-76.

Предложенные методы определения показателей качества трёпаного льна рекомендованы для совершенствования существующего ГОСТ 10330-76 путем внесения в него изменений. Данные предложения приняты к использованию Техническим Комитетом по стандартизации (ТК № 460) Госстандарта РФ «Лубяные культуры и продукция, производимая из них». Кроме этого, разработанные методы приняты к использованию Всероссийским научно-исследовательским институтом по переработке лубяных культур для совершенствования методики определения технологического качества льна в системе государственного сортоиспытания.

Разработаны исходные требования для создания инструментальной системы оценки качества трёпаного льняного волокна, которые приняты к использованию АО «Костромское СКБТМ».

Проведено усовершенствование конструкции чесального станка (ЧС), позволяющего имитировать работу производственной машины Ч-302-Л. Результаты совершенствования будут использованы при модернизации ЧС по заказу ВНИИЛК.

Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 2801 в курсе «Технология и оборудование производства натуральных волокон».

Диссертационная работа выполнена в рамках гранта для поддержки НИР' аспирантов вузов Минобразования РФ (порет А03-3.20-5 07).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях (Лен - 2002)» (Кострома, 2002); на международной научно-практической, конференции «Инновационная привлекательность льняного комплекса России» (Вологда, 2003); на 55-ой межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ — производству» (Кострома 2003); на расширенном заседании кафедры «Технология и производство льняного волокна» КГТУ (Кострома 2003); на Российском научном семинаре «Технология текстильных материалов» (Кострома, 2003); на заседании учёного Совета Всероссийского НИИ по переработке лубяных культур (Кострома, 2004); на техническом совещании специалистов ЗАО «Костромская Большая льняная мануфактура» (Кострома,

9 2003); на научно-техническом совещании АО «Костромское СКБТМ» (Кострома, 2004).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 2 в центральных журналах, 1 депонированная статья, 4 статьи в тематических сборниках, а также получен патент Российской Федерации и положительное решение о выдаче патента.

Обзор инструментальных методов оценки качества трепаного льняного волокна

При органолептическом определении качества отдельные свойства не выражаются количественно, что является недостатком данной оценки. Кроме того, органолептическая оценка является субъективной, так как зависит от знаний и опыта лица, производящего оценку. Такая субъективность оценки неизбежно приводит к ошибкам, порою весьма грубым. Органолептическая оценка дает очень слабое представление об отношении оцениваемого материала к предстоящим технологическим воздействиям. Для доказательства этого можно привести результаты работ НИИ лубяных волокон, на основании которых установлено несоответствие органолептической номерной оценки чесаного льна с результатами прядения. Были выявлены такие случаи, когда добротность пряжи одного и того же номера (№ 22), выработанной на одном и том же оборудовании, в строго одинаковых условиях, из льна одного и того же номера (№ 18), но разных районов и урожая двух лет, колебалась от 14.6 км до 27.6 км [44].

Несовершенство субъективной органолептической оценки постоянно-подталкивало исследователей к поиску более совершенных инструментальных методов оценки качества льняного волокна. В первой половине 19 века наряду с органолептическими: использовались и объективные инструментальные методы оценки свойств льна. Для определения линейной плотности льняного волокна в 1839 году стали применять микроскопию, а в; 1841 году — гравиметрический метод. В 1852 году было предложено определять качество льна на основе учета качества получаемой из него пряжи. В 1859 году ученый Зельгейм исследовал, с помощью микроскопа, строение волокна льна, в продольном и поперечном сечениях.

Именно в это время зародились три основных направления в определении качества лубоволокнистых материалов: органолептическое (на основе обобщения практического опыта), инструментальное (путем определения отдельных свойств с помощью приборов) и технологическое (путем переработки опытных партий на производственном оборудовании в готовые продукты или полуфабрикаты при установленных условиях и учете количества и качества получаемой продукции).

В 1913 году на 2-ом Всероссийском съезде представителей льняного дела наиболее прогрессивные и передовые деятели обратили внимание на субъективность и неточность методов сортировки и оценки качества льна и конопли [65]. Известные авторитеты в этом деле И.И.Рябов, В.ПДобычин, Н.М.Чиликин, А.А.Шушкин, В.СЛСлубов, Р.О.Герцог, С.О.Бирман, М.А.Тимонин, А.В.Второе и др. вели; поиски надежных и объективных способов оценки качества лубяного волокна и стеблей [16, 18, 24, 65, 68, 69, 73]. Методы и тематика исследований упомянутых авторов были различными. Тем не менее, из их перечня можно выделить две части. Первая часть объединяет работы, связанные с разработкой измерительных средств определения важнейших свойств волокна. Вторая часть включает труды, относящиеся к созданию методов, позволяющих получать комплексные показатели, характеризующие прядильные свойства волокна [65]. Отметим, что наибольшее признание получили работы первого направления.

Результаты работ второго направления позволяли получать весьма точную технологическую оценку, поскольку в качестве оценочных критериев использовались результаты непосредственной переработки [41]. Недостатком такого подхода была невозможность по полученному интегральному показателю качества осуществлять дифференцированную переработку сырья в зависимости от его свойств.

Следует отметить работы B.C. Клубова, который создал специальный стенд для определения тех свойств, которые он считал основными для льняного волокна [24]. Это был первый отечественный прибор для оценки комплекса важнейших свойств волокна. В качестве признаков для определения прядильной способности волокна он принял следующие физико-механические свойства: скольжение (с), крепость (к), упругость при изгибе (у) и; чистота волокна (ч). По данным буквенным символам и составилось название метода -СКУЧ. Обобщенная характеристика вычислялась по формуле: Х=СКЧ/У, а прядильная характеристика волокна NM (его метрический номер) определялась следующим образом: NM=2(X1/2+X/100). Однако результаты проведенных проверок показали, что этот метод недостаточно совершенен и часто дает противоречивые результаты.

Позднее работники Стандартной камеры [44] вели работы по созданию методов определения качества льняного волокна по физико-механическим свойствам.

Определение деформационных свойств трепаного льняного волокна при его сжатии

При разработке нового инструментального способа оценки технологического качества льна важнейшим вопросом является обоснование методов контроля дифференциальных показателей качества, которые будут использованы при определении номера волокна.

Было отмечено (см. глава 1), что за рубежом существуют инструментальные системы оценки волокон хлопка и шерсти, которые позволяют на основе автоматизированного контроля точно и быстро определять качество волокна. Их работа основана на учете косвенных оценок важнейших показателей качества, которые в свою очередь корреляционно связаны с общепризнанными показателями и характеристиками.

Следует отметить, что при использовании существующих методов; практически не учитываются параметры неровноты; важнейших свойств волокна. Между тем, особенностью использования механизированных технологий в льноводстве является получение волокна из стеблей стланцевой тресты, которая обладает повышенной неровнотой по совокупности признаков.. Данная неровнота трансформируется на варьирование технологических свойств трепаного льна. Из этого следует условие обязательного учета параметров неровноты свойств анализируемого волокна.

Таким образом, необходимо обосновать перечень свойств волокна, которые имеют взаимосвязь с основными общепризнанными характеристиками и параметрами качества, а процесс измерения их (свойств) можно было бы максимально автоматизировать. В числе показателей качества волокна обязательно должны быть параметры неровноты свойств, определяющие его технологическую ценность.

Разработка метода определения объемного веса трепаного льна

Ряд учёных, проводивших исследования в области материаловедения лубяных волокон, отмечали целесообразность учёта объёмного веса волокна (иногда это свойство отождествляют понятиями объёмная плотность или легковесность) [ЗО, 54, 65, 66]. Объяснением таких заключений, по мнению профессора А.Н. Иванова, является зависимость толщины стенки и размера полости элементарного волокна от степени его зрелости, которая определяется качеством и количеством целлюлозы. При значительной внутренней полости волокна являются незрелыми, а качество технического волокна — плохим [35, 44, 49].

В работе Иванова А.Н. [30] отмечено, что тяжеловесность является положительным признаком качества волокна. Тяжеловесное волокно имеет плотные пучки из хорошо сформированных волокон, и поэтому обладает повышенной прочностью и хорошими технологическими свойствами.

Для определения объёмного веса был предложен новый метод, технологическая схема реализации которого представлена на рис.2.1. Суть метода заключается в определении площади продольного сечения S горсти волокна 1 при её пропуске между парой валков 2. Верхний валок в паре давит на горсть собственным весом. Контроль заключается в определении текущего параметра h при постоянной массе Ми ширине горсти Ь. Стабилизация "Ь" может обеспечиваться с помощью специального ограничителя при входе и выходе горсти по отношению к валкам. Таким образом, появляется возможность в определении объёмного веса волокна р по формуле: p = M/(S-b). (2.1)

Очевидно, что при соприкосновении с валками волокнистые пряди будут деформироваться в поперечном направлении. Величина этой деформации будет зависеть от деформационных свойств волокна, параметров валков и условий перемещения горсти. Поэтому для оценки объемного веса волокна целесообразно использовать параметры исходного состояния горсти, то есть без деформации. Для решения этой проблемы необходима корректировка величины "h" за счет учета параметров деформации горсти в поперечном направлении.

Взаимосвязь между давлением Р на волокно и параметрами деформирования можно описать уравнением: где s - абсолютная деформация, а, с - эмпирические коэффициенты, ho -толщина материала до деформирования, и - коэффициент, характеризующий особенности деформирования волокна во времени, t - время деформации.

Предложено характеристики а,с и ц. определять с использованием опытных данных поэтапно. На первом этапе определим коэффициенты а и с, рассматривая зависимость (2.2) без учёта второго слагаемого. Для этого существо опыта будет заключаться в нахождении эмпирической зависимости P(s) на основе статического сжатия волокна.

Формирование массива показателей качества трепаного льна...

Для проведения анализа были получены исходные данные в виде совокупности свойств разных по качеству партий трёпаного волокна. Исследуемое волокно произведено в разных регионах России и Украины. Количество партий -30 шт. Номер каждой партии определяли с помощью контрольного прочеса по ГОСТ 10330-76. Кроме этого были определены следующие показатели: объемный вес, гибкость, разрывное усилие, линейная плотность, группа цвета, сред-неквадратические отклонения координат концов волокон в горсти, средняя длина волокна, выход волокна на чесальном станке, коэффициенты вариации по этим показателям, а также координаты цвета волокна до и после прочеса. В таблице 3.2 представлены результаты испытаний этих партий.

В качестве исходных данных для проведения компонентного анализа будем использовать матрицу X, содержащую результаты испытаний, по приведенным выше методикам, 30 партий трепаного льна. На первом этапе анализа матрицу X приводим к стандартизованному виду и получаем матрицу , элементы которой определим так: У J Х»-Х, ZiJ = при і =1,2,...,30, j= 1,2,...,21, (3.1) J где X І, О; — среднее значение и среднее квадратичное отклонение/-го показателя.

Основная модель метода главных компонент записывается в матричном виде следующим образом; где А -факторное отображение, Р - матрица значений факторов.

Рассчитаем матрицу линейных коэффициентов корреляции: 30 Неизвестными являются матрицы А и Р. Матрица А может быть найдена из основной теоремы факторного анализа: R = AAT\

Матрица факторного отображения определяется итерационным методом связанным с определением собственных чисел и собственных векторов матрицы R. Зададим начальное приближение — вектор 0. Далее определим вектор /?i:

Максимальный элемент X = макс($ц) вектора ft есть очередное приближение к первому собственному числу матрицы R. Выполняя нормирование по максимальному элементу, получаем очередное решение ofj, где а.ц = 0ц/\

С вектором «і поступаем так же, как и с схо, получая новое приближение к собственному вектору а и к собственному числу X. Расчеты повторяем до тех пор, пока результаты последних итераций начнут совпадать с заданной точностью.

Нагрузки первого фактора ап определим нормированием элементов вектора а, полученного на последней итерации, и умножением их на квадратный корень из собственного числа: CLi-JX Далее определим матрицу остаточных корреляций R , по которой повторяется весь цикл расчетов следующей компоненты. Матрица остаточных корреляций определяется так: R=R-AAT, где А.- матрица нагрузок выделенных компонент; по мере выделения новых компонент число столбцов матрицы А увеличивается.

Для матрицы R производим поиск собственного вектора и собственного значения по приведенному выше алгоритму. После этого выделяем следующую компоненту. Процесс добавления новых компонент завершают, когда очередное собственное числа станет меньше единицы [25]. В результате таких расчетов было выделено 6 главных компонент. Их характеристики представлены в таблице 3.3.

Компонентные нагрузки, которые представляют собой коэффициенты корреляции выделенных компонент с показателями качества волокна, приведены в таблице 3.4.

Из анализа компонентных нагрузок можно выделить показатели качества волокна, которые в наибольшей степени характеризуют весь набор свойств. Первая компонента, например, связана с цветом трепаного льна и его неоднородностью, вторая определяется номером, длиной, объемным весом и разрывным усилием. Третья компонента обусловлена цветом волокна после прочеса и гибкостью. Выход чесаного льна и вариация по объемному весу определяют пятую компоненту. Шестая компонента определяется линейной плотностью и вариацией по длине. Для оценки информативности показателей каждому из них присвоен ранг. Значение ранга для каждого показателя определяется суммой компонентных нагрузок. Меньшему рангу соответствует более значимый показатель. Для наглядности ранжирование исследуемых показателей качества по результатам компонентного анализа представлено в виде диаграммы на рис.3.1.

Разработка системы измерения перемещения верхнего валка

При пропуске горсти через систему валков было установлено, что величина поднятия верхнего валка не превышает 20 мм. Значит диапазон измеряемых перемещений при помощи измерительной системы должен быть от 0 до 20 мм.

В качестве первичного преобразователя перемещения желательно использовать датчик, который бы имел линейную статическую характеристику или максимально близкую к ней. Это упростит, а также позволит сократить время, затрачиваемое на математическую обработку выходного информационного сигнала. Другое немаловажное требование к системе измерения, а именно к датчику перемещения; - это нечувствительность к внешним электромагнитным помехам.. Дело в том что, электродвигатель, является мощным источником полей рассеяния, которые в свою очередь могут отрицательным образом воздействовать на работу датчика. В результате анализа установлено, что этим требованиям удовлетворяет индуктивный преобразователь.

По чувствительности и линейности характеристики индуктивные преобразователи уступают емкостным, но превосходят их по таким параметрам, как выходная мощность, помехоустойчивость и надежность [43]. Поэтому на основе индуктивных преобразователей могут быть созданы простые и надежные измерительные системы, отличающиеся в то же время высокой точностью и стабильностью характеристик. Таким образом, в разрабатываемой измерительной системе предложено применить индуктивный преобразователь.

Рассмотрим индуктивный дифференциальный низкочастотный преобразователь перемещения с разомкнутой магнитной цепью. Индуктивный преобразователь перемещения представляет собой катушку 1, внутри которой помещен стальной сердечник 2 (рис.4.2).

Между стенками каркаса 3 катушки и сердечником существует зазор, обеспечивающий свободное перемещение сердечника. Это перемещение сердечника вызывает изменение индуктивности катушки и является функцией измеряемой величины Хвх. Рассматриваемый низкочастотный преобразователь не будет являться источником помех. Он прост в изготовлении и эксплуатации, так как не имеет сложных элементов и точной механики. Потери на трение малы.

Исключить нелинейный участок статической характеристики можно путем использования дифференциального преобразователя, обе катушки которого включены в два соседних плеча моста. Дифференциальный преобразователь представляет собой две одинаковые катушки, расположенные на одном каркасе, внутри которого перемещается общий сердечник. Измерительная цепь преобразователя будет иметь вид неравновесного моста переменного тока. Два плеча моста образованы катушками дифференциального преобразователя, а другие резисторами.

Уравновешивание моста должно производиться по двум составляющим, так как реальные преобразователи имеют некоторый разброс как активной, так и реактивной составляющих сопротивления. При входном воздействии механической величины Хвх=0 сердечник должен быть расположен симметрично относительно катушек и магнитные сопротивления для потоков, создаваемых катушками, должны быть равны. Разработка структурной схемы датчика перемещения ГСН - генератор синусоидального напряжения ДИП - дифференциальный индуктивный преобразователь ДУ - дифференциальный усилитель Д-детектор.

Дифференциальный индуктивный преобразователь питается от генератора синусоидального напряжения со стабильной амплитудой. Детектор и усилитель приводят сигнал с датчика к форме необходимой для подключения модуля АЦП — напряжения положительной полярности с максимальной амплитудой 10В (при максимальном отклонении входной величины).

Рассмотрим каждую составляющую структурной схемы.

Генератор синусоидального напряжения. Принципиальная схема генератора представлена на рис. 4.4. Выходное напряжение генератора стабилизируется устройством автоматической регулировки усиления (АРУ), выполненным на транзисторе VT1. Поскольку для устойчивости работы генератора коэффициент передачи усилителя на операционном усилителе (ОУ) DA1.1 должен быть равен 3, резисторы R2-R4 подобраны таким образом, что при открытом транзисторе VT1 он равен 3,1, а при закрытом - 2,9.

В начальный момент, после подачи питания на генератор, конденсатор С1 разряжен, транзистор VT1 открыт (Ку=1) и амплитуда генерируемых колебаний нарастает. Их отрицательные полуволны через диод VD1 заряжают конденсатор, напряжение с него поступает на затвор транзистора VT1 и закрывает его до тех пор, пока коэффициент передачи усилителя не станет равным 3 и нарастание выходного напряжения не прекратится. Если по какой-либо причине оно уменьшится или увеличится, то напряжение на затворе транзистора также понизится или возрастет, изменяя сопротивление его канала и поддерживая выходное напряжение на прежнем уровне (30О...500мВ),

Выходное напряжение усиливается и регулируется в масштабирующем усилителе, выполненном на ОУ DA1.1.

Дифференциальный усилитель. Дифференциальный усилитель предназначен для усиления разности двух входных напряжений. Стабилизация коэффициента усиления дифференциального усилителя осуществляется с помощью отрицательной обратной связи [22].

Похожие диссертации на Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна