Датчик абсолютного давления

Расчет частотных характеристик датчика давления по передаточной функции (14) при наличии ЭВМ не представляет затруднений. Впрочем, возможен и аналитический расчет частотных характеристик, так как решение кубического уравнения в знаменателе выражения (14), например, с помощью формул Кардана, не представляет больших вычислительных трудностей.  Покажем, что передаточную функцию датчика давления можно представить в виде колебательного звена, введя некоторые ограничения на его параметры.

Параметры датчика давления таковы, что знаменатель передаточной функции имеет один действительный и два комплексно-сопряженных корня, и, следовательно, функцию (14) можно представить в виде:

        (16)

Потребуем выполнения условия и из равенства имея в виду (15), получим:

                                                                                                 (17)

1/с

Далее, учитывая, что , из равенства , получим:

                                                                                             (18)

Имея в виду , выражение (18) запишем в стандартной форме:

                                                                                                         (19)

где:

                                                                                                   (20)

 

15. Расчет жесткости, обеспечиваемой электростатическими силами цепи обратной связи

 

;

Из неравенства и равенства следует, что выполнение условия возможно, если , ( ), то есть жесткость мембраны должна быть значительно меньше жесткости, создаваемой электростатической силой.

Можно наложить также ограничение на значение h, исходя из того, что при выходное напряжение должно быть максимальным . Полагая в (15) s = 0, получим:

                                                              (21)

рассчитаем зазор между электродами

                                                                                                      (22)

м;

Таким образом, для принятых допущений передаточная функция датчика давления с электростатической компенсацией может быть представлена в виде:

                                                                                      (23)

где К определяется из (10), а и по формулам (13), (19)

 

16. Анализ технологичности изделия

 

При разработке нового изделия необходимо сделать оценку его технологичности. Технологичные конструкции изделий должны обладать высокими качественными и количественными показателями.

Датчик давления относится к электромеханическим изделиям, для которых установлен перечень из семи следующих основных показателей.

1. Коэффициент точности обработки:

,                                                                                     (24)

где Дт.о – число деталей по 7,6,5 квалитетам точности,

      Д – общее число  деталей (не считая стандартных  деталей)

φ1 = 1,0.

2 Коэффициент прогрессивности формообразования:

,                                                                                              (25)

где Дпр – детали, полученные прогрессивными формообразованиями (литье, штамповка, прессование…)

φ2 = 1,0.

3 Коэффициент сложности обработки:

,                                                                                           (26)

где Дм – число деталей, требующих обработки со снятием стружки

φ3 = 0,75.

4 Коэффициент повторяемости деталей и узлов:

,                                                                                 (27)

где Дт – число типоразмеров деталей;

      Ет – число типоразмеров узлов;

      Д – число деталей;

      Е – число узлов.

,

φ4 = 0,5.

5 Коэффициент сборности изделия:

,                                                                                            (28)

φ5 = 0,31

6 Коэффициент сложности сборки:

,                                                                                         (29)

где Ет.сл – число типоразмеров узлов в изделии, требующих регулировки или совместной обработки с последующей разборкой и сборкой.

,

φ6 = 0,187

7 Коэффициент использования материала:

,                                                                                                 (30)

где – масса изделия без комплектующих;

      – масса заготовок

Проанализировав основные детали, можно принять .

Технологичность изделия оценивается комплексным показателем, определяемым на основе базовых показателей:

,                                                                                              (31)

где кi – расчетный базовый показатель соответствующего класса блоков;

      φi – коэффициент весовой значимости показателя;

      i – порядковый номер показателя в ранжированной последовательности;

      n – число базовых показателей, определяемых на данной стадии разработки изделия

Уровень технологичности разрабатываемого изделия при известном нормативном комплексном показателе согласно ГОСТ 14.202-73, оценивают отношением достигнутого комплексного показателя к нормативному Кн. Это отношение должно удовлетворять условию

Нормативный показатель установочной серии для датчика давления равен

Исходя из приведенного выше анализа можно сделать вывод, что – датчик давления достаточно технологичное изделие.

 

Заключение

 

В результате проведённых исследований был разработан  датчик абсолютного давления. Для выполнения поставленной задачи были проанализированы существующие устройства, применяемые для измерения абсолютного давления. На основе анализа собранной информации была выбрана схема датчика давления компенсационного преобразования с электростатической обратной связью, был выбран чувствительный элемент (мембрана) с жестким центром, размерами А = 10-2 м и емкостные преобразователи перемещения, в качестве которых используются емкостные датчики, проведён анализ динамических характеристик прибора.

Датчик давления имеет высокую точность, малые габариты, пыле- и влагонепроницаемое исполнение.

 

Список использованных источников

 

1 В. В. Бушуев, О. Л. Николайчук, В. М. Стучебников  Серия микроэлектронных датчиков  МИДА//Датчики и системы. - 2000. - №1. - С. 21-27

2 Ю. А. Быстров, Е. А. Колгин, Б. Н. Котлецов Технологический контроль размеров в микроэлектронном производстве. - М: Радио и связь, 1988. - 168с.

3 Возьмилова Л. П., Бердиченко М. М. Травление сквозных отверстий в пластинах кремния Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы . - 1980. - Вып. 2. -С. 102-107.

4 Волков В. А. Сборка и герметизация микроэлектронных устройств. - М.: Радио и связь, 1982.-144 с.

5 Гринёвич Ф. Б., Новик А. И. Измерительные компенсационно-мостовые устройства с емкостными датчиками. - Киев: Наукова думка, 1987. - 112 с.

6 Зимин В. Н. Микроэлектронные чувствительные элементы давления и тензомодули В. Н. Зимин, Н. Л. Данилова, В. В. Панков, Е. В. Подволоцкая Датчики и системы. - 1999.

7 Казарян А. А. Тонкопленочные емкостные датчики давления Измерительная техника. - 1990. - № 10. -С. 29-31.

8 Карцев Е. А. Новое поколение датчиков на основе микромеханических резонаторов Датчики и системы. - 1999. - № 4. - С. 6-9.

9 Кравченко Г. Ф. и др. Прочность мембран интегральных тензопреобразователей давления Приборы и системы управления. - 1986. - № 12. - С. 31-32.

10 Мазур А. И., Алехин В. П., Шоршоров М. X. Процессы сварки и пайки в производстве полупроводниковых приборов. - М.: Радио и связь, 1981. - 224 с

11 www.kippribor.ru

12 www.midaus.ru