Расчет ёмкостного датчика давления

Содержание:[pic 1]

Анализ технического задания.        2

1. Проведение патентно-библиографического поиска        3

1.1 Поиск патентов        3

1.2. Выбор кинематической схемы прибора        5

2. Расчет емкостного датчика давления        5

3. Проектирование датчика давления        12

Вывод        13

Список использованных источников        14

Анализ технического задания.

Исходные данные:

Диапазон измеряемого давления – 0-500 кПа;

Диэлектрическая проницаемость – 8,85*10-12 ;

Материал мембраны – сталь.

В соответствии с исходными данными, для дальнейшего проектирования выбирает датчик давления емкостного типа.

Для реализации прибора необходимо выбрать и разработать кинематическую схему, определить основные измерительные элементы и спроектировать сборочную конструкцию для всех узлов.

1. Проведение патентно-библиографического поиска

1.1 Поиск патентов

В процессе патентного-библиографического поиска были найдены следующие патенты датчиков давления:

1. Патент № RU 2258913. Емкостный датчик избыточного давления, содержащий корпус со штуцером и мембраной, емкостный преобразователь, состоящий из чувствительного к давлению и нечувствительного к давлению эталонного конденсаторов, образованных электроизолированными электродами, при этом подвижный электрод закреплен на штоке мембраны, а электроды эталонного конденсатора имеют форму колец, и токопровод подвижного электрода измерительного конденсатора выполнен в виде изогнутой пластины, отличающийся тем, что в верхней части корпуса датчика размещена дополнительная мембрана, геометрические размеры которой идентичны геометрическим размерам мембраны, размещаемой в корпусе датчика, соединенные друг с другом при помощи штока, проходящего по оси датчика через сквозные отверстия подвижного и эталонного конденсаторов, неподвижный электрод жестко соединен с эталонным конденсатором при обеспечении их электроизоляции от корпуса при помощи электроизолирующих втулок, образуя своим наружным торцом обкладку конденсатора, вторая обкладка которого образована торцом подвижного электрода, закрепленного на штоке, резьбовая втулка - упор несет внутри себя элементы подвижного и эталонного конденсаторов, а ее торец предохраняет мембрану от воздействия перегрузочного давления, причем внутренняя полость датчика вакуумирована, а в крышке выполнено отверстие, сообщающее надмембранную полость дополнительной мембраны с атмосферой.

2. Патент RU. 2240521. Датчик давления, содержащий корпус, чувствительный элемент, выполненный в виде двух измерительных гофрированных мембран с одинаковыми профилями гофр, установленных в расточке корпуса и жестко соединенных по центру с взаимно противоположным прогибом, дифференциальный емкостный преобразователь линейных перемещений чувствительного элемента, электроды которого образованы измерительными мембранами, электрически соединенными с корпусом и дополнительной гофрированной неподвижной мембраной с центральным отверстием с идентичными профилями гофр, размещенной между измерительными мембранами, электрически изолированной от корпуса, электроды преобразователя соединены с усилительно-преобразовательным блоком, отличающийся тем, что гофрированные измерительные и неподвижная мембраны выполнены с гофрами в окружном и радиальном направлениях с идентичными профилями гофр, измерительные гофрированные мембраны соединены с рабочим участком неподвижной мембраны через изолирующие гофрированные прокладки с идентичными по отношению к измерительным мембранам профилями гофр.

Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что на неподвижной гофрированной мембране между ее рабочим участком и расточкой корпуса выполнены гофры в окружном и радиальном направлениях с глубиной гофр, превышающих глубину гофр на измерительных мембранах в 10-50 раз.

1.2. Выбор кинематической схемы прибора

В результате проведения патентно-библиографического поиска была выбрана кинематическая схема прибора, содержащая следующие основные узлы:

• Электроды;
• Мембрана;
• Подвижной элемент.

2. Расчет емкостного датчика давления

Выбираем конструкцию емкостного датчика давления с деформируемой диафрагмой (мембраной). Датчики давления мембранного типа конструируются таким образом, что подвижная мембрана является средним электродом дифференциального емкостного преобразователя. Изменения электрической емкости будет происходить при изменении расстояния между электродами.