Этапы разработки конструкции и технологии изготовления ячейки датчика ускорения емкостного типа. Назначение акселерометра, выбор печатной платы, способы пайки, особенности сборки и монтажа. Функционально-стоимостной анализ ячейки датчика ускорения.
Как известно, перемещение объекта, его скорость и ускорение являются взаимосвязанными величинами, т.к. скорость и ускорение являются производными перемещения. С помощью простых электрических цепей преобразование ускорения в скорость и скорости в смещение (т.е. интегрирование) может быть осуществлено с высокой точностью. Поэтому датчики ускорения на сегодняшний день являются основными датчиками вибрации: их выходной сигнал можно легко подвергнуть однократному или двухкратному интегрированию и получить либо скорость, либо смещение. В конструкторском разделе анализируется техническое задание (ТЗ), рассматриваются варианты возможных конструкций датчиков ускорения, производится выбор наиболее приемлемой конструкции, С целью проверки соответствия ТЗ параметров надежности и вибростойкости ячейки проводятся соответствующие расчеты.Акселерометры применяется в транспортных машинах и летательных аппаратах, как вибродатчики, в спортивной экипировке (например, для определения скорости и дистанции у бегунов) и даже в современных портативных компьютерах - для позиционирования экрана в зависимости от положения ноутбука или защиты жесткого диска в случае, если пользователь роняет компьютер. В отличие от дистанционных датчиков, акселерометры измеряют свое собственное ускорение. Промышленность изготавливает много разновидностей акселерометров, имеющих различные принципы действия, диапазоны измерения ускорений, массу, габариты и цены.Поскольку датчик ускорения измеряет ускорение или силу, вызывающую ускорение инерционной массы, физическая модель акселерометра представляет собой инерционную (сейсмическую) массу, подвешенную на пружине, закрепленной в неподвижном корпусе, - простую систему с одной степенью свободы x в направлении измерительной оси (рис.1.2). Типичные конструкции электромеханических и электронных датчиков ускорения с шаром в качестве инерционной массы (ball-in-tube): а - акселерометр с цилиндром и шаром - поршнем: 1 - металлический корпус; 2 - замкнутая стенка; 3 - диск; 4 - непроводящий цилиндр; 5 - внутренняя часть корпуса под посадочное полусферическое место 6; 7 - непроводящий цилиндр; 8 - стенка, примыкающая к диску 3 и объединенная с направляющей осью 9; 10 - смещающая пружина; 11, 12 - отверстия в цилиндрах; 13 - впадина под контакты; 14 - проводящие фиксаторы; 15 - контакты; 16 - терминалы, изолированные от корпуса 1; 17 - батарея; 18 - активирующее устройство; 19 - система защиты пассажиров; 20 - поршень; 21 - зазор; 22 - трубка с внешней бороздкой 23; 24 - плечо; б - датчик ускорения с шаром, смещающим магнитом и контактами (внешний металлический корпус, крепление и проводные выводы не показаны): 1 - цилиндр; 2 - стенка, примыкающая к цилиндру 1; 3 - расширенная часть цилиндра; 4 - внутренний цилиндр; 5 - внутренняя полость; 6 - посадочное место под уплотнительное кольцо 7; 8 - полусферические посадочные места; 9 - металлический рукав; 10 - внутренняя линейная трубчатая полость; 11 - сферическая инерционная масса; 12 - электрический разъем; 13, 14 - контактные площадки; 15, 16 - контакты с зазором 17; 18 - кольцевой магнит; 19, 20 - крепежные отверстия; в - внешний вид контактного датчика ускорения с шаром, смещаемым магнитом; г, д - пружинный датчик ускорения с шаром Breed Automotive Corporation (направление движения инерционной массы показано стрелкой): 1 - трубка - корпус; 2 - цилиндрическая боковая стенка трубки 1; 3, 4 - контакты; 5 - расширение контакта 3; 6 - сферический инерционный элемент (шар); 7, 8 - ребра, ограничивающие движение шара; 9 - верхняя стенка корпуса акселерометра; 10, 11 - проводные соединители; 12 - питающая батарея; 13 - активирующий механизм воздушной подушки; 14 - воздушная подушка; 15 - кабель; 16 - фиксаторы корпуса; е - акселерометр с шаром, смещающим магнитом и датчиком магнитного поля [22]: 1 - корпус; 2 - цилиндрическая часть корпуса; 3 - стенка, примыкающая к цилиндру 2; 4 - электрический разъем; 5 - отверстие в цилиндрической части корпуса; 6 - посадочное место под уплотнение 7; 8, 9 - полусферические посадочные места; 10 - рукав; 11 - внутренняя линейная трубчатая полость; 12 - сферическая инерционная масса; 13 - датчик магнитного поля; 14 - проводные выводы; 15 - материал, изолирующий печатную плату; 16 - магнит; 17 - магнитопровод Иллюстрации физических принципов пьезоэлектрических датчиков ускорения: а-в - иллюстрации зависимости поляризации пьезоэлемента от направления действующей силы F: а - продольная поляризация; F1, F2 - поперечные воздействующие силы; б - поперечная поляризация; F1, F2 - вертикальные силы; в - поляризация при сдвиге; F1, F2 - силы сдвига одной поляризуемой поверхности пьезоэлемента относительно другой; г - типичная рабочая частотная характеристика пьезоэлектрического датчика ускорения; д - эквивалентная схема пьезоэлектрического датчика ускорения с высоким импедансом; е - схема устройства с низким импедансом: Q - пьезоэлектрический (кварцевый) элемент; CQ - емкость ПЕ-элемента; СК - емкость соединений и кабеля; RИ - сопротивление изоляции (
Введение
Как известно, перемещение объекта, его скорость и ускорение являются взаимосвязанными величинами, т.к. скорость и ускорение являются производными перемещения.
С помощью простых электрических цепей преобразование ускорения в скорость и скорости в смещение (т.е. интегрирование) может быть осуществлено с высокой точностью. Поэтому датчики ускорения на сегодняшний день являются основными датчиками вибрации: их выходной сигнал можно легко подвергнуть однократному или двухкратному интегрированию и получить либо скорость, либо смещение.
Задачами дипломного проекта являются: разработка конструкции ячейки датчика ускорения;
разработка технологического процесса сборки и монтажа ячейки датчика ускорения;
Функционально-стоимостной анализ ячейки датчика ускорения;
анализ производственных и экологических опасностей, возникающих в процессе проектирования конструкции ячейки датчика ускорения.
Дипломный проект содержит четыре раздела: конструкторский, технологический, организационно-экономический, раздел производственной и экологической безопасности.
В конструкторском разделе анализируется техническое задание (ТЗ), рассматриваются варианты возможных конструкций датчиков ускорения, производится выбор наиболее приемлемой конструкции, С целью проверки соответствия ТЗ параметров надежности и вибростойкости ячейки проводятся соответствующие расчеты.
В технологическом разделе рассматриваются технологические процессы (ТП) сборки и монтажа ЭУ, разрабатывается оптимальный алгоритм ТП сборки и монтажа ячейки датчика ускорения, проводится расчет на технологичность.
В организационно-экономическом разделе проводится функционально-стоимостной анализ для выявления дисбаланса между значимостями функций датчика ускорения и относительными затратами на них.
В разделе производственной и экологической безопасности анализируются требования охраны и труда, производится расчет параметров необходимого искусственного освещения в машинном классе с персональными компьютерами.
В заключении приводятся результаты проектной деятельности, формулируются выводы.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
