Измеритель высоты полета барометрический

Рис. 2.8. зависимость изменения угла поворота стрелки  при перемещении

 

8. Расчет потенциометрического преобразователя

Определяем  рабочую длину обмотки или  рабочий угол поворота движка потенциометра (максимальное перемещение движка) в мм или в градусах:

 

 

- шаг намотки.

 

Определяем  число витков:

 

Определяем  нужное перемещение щетки :

 

Где , – любое целое число, – любое число, – значение перемещения.

 

Определяем длину намотки :

 

Определяем  длину и электрическое сопротивление  витка:

 

Принимаем за высоту 10 мм, а ширину каркаса – 0,8 мм:

 

 

Определяем  длину дрота намотки:

 

Определяем  полное сопротивление:

 

Рассчитываем  припускаемую мощность:

 

Рассчитываем рабочее напряжение :

 

Для круглых рассчитываем угловую длину намотки:

 

Рассчитываем  рабочую угловую длину намотки:

 

 

9. Расчет передаточной  функции чувствительного элемента

Передаточной функцией гофрированной  мембраны будет эффективная площадь  мембраны: ,

где - рабочий радиус мембраны; - радиус жесткого центра.

Из расчетов чувствительного элемента: . Радиус жесткого центра становит для мембран с мелкой гофрировкой.

Пускай .

.

 

10. Подбор АЦП для высотомера

АЦП служит для преобразования аналогового  электрического сигнала в цифровой код, пропорциональный значению аналогового  сигнала. Для построения АЦП используют устройства последовательного или  параллельного развертывания АЦП  имеют генераторы пилообразного  напряжения и устройство сравнения  входного сигнала со значением пилообразного  напряжения. Каждому пилообразному  напряжению соответствует аналогово – цифровой код. В случае преобразования аналоговых величин в цифровые применяют две операции, являющиеся основными при построении АЦП: квантование и кодирование. Квантование заключается в разбиении непрерывной величины на определенные интервалы приращения по всему диапазону изменения этой величины или выделения фиксированных точек. Число уровней квантования по приращениях или по фиксированным точкам временных интервалов зависит от заданной точности преобразования.

Кодирование заключается в том, что каждому  квантованному или фиксированному уровню непрерывной аналоговой величины присваивается определенное число. Для n-разрядного кода число комбинаций .

Число разрядов n зависит от числа уровней квантования непрерывной величины В и определяется по формуле: , где и - начальный и конечный уровни квантования, - заданный уровень приращения.

Кодирование каждого уровня квантования совокупностью  условных сигналов и цифровых кодов  зависит от выбираемого способа  измерения аналоговой величины. Точность преобразования зависит от ошибок в  измерениях, составляющих (0,1:0,01)% и шагов  квантования налоговых величин  по уровню и времени. Точность промежуточного преобразования определяется частотой импульсов счета.

Для разрабатываемого датчика возьмем микросхему типа КP572ПВ2 (рис. 2.9.) совместно с источником опорного напряжения и несколькими резисторами и конденсаторами которая выполняет функции АЦП, работающего по принципу двукратного интегрирования с автоматической коррекцией нуля с определением полярности входного сигнала. Цифровая информация на выходе микросхемы представляется в семи сегментном коде и отображается на 4-диапазонном светодиодном цифровом табло с семисегментными индикаторами.

Рис. 2.9. Структурная схема микросхемы КP572ПВ2

Я выбрал данную микросхему потому что  ее легко подключить к семисегментным индикаторам, для мгновенного получения значений высоты, а также через небольшие значения напряжения питания .

 

11. Погрешности барометрических  высотомеров

Погрешности высотомера, как и большинства  приборов, в которых измерение производится косвенными методами, могут быть разделены на методические и инструментальные.

Методические  погрешности барометрического высотомера бывают четырех видов и имеют место при:

1) изменении рельефа местности;

2) изменении давления у земли до взлета;

3) изменении давления у земли после взлета;

4) изменении средней температуры столба воздуха.

Для уточнения  вопроса о методических погрешностях высотомера следует отметить, что  на практике различают три высоты:

а) абсолютную высоту, т. е. высоту относительно уровня, на котором давление равно 760 мм рт. ст., температура +15° С, температурный градиент 0,0065 град/м;

б) относительную высоту, т. е. высоту над местом взлета;

в) истинную высоту, т. е. высоту над пролетаемой местностью.

Методы  компенсации погрешностей:

1. Погрешность в определении истинной высоты может быть учтена только в том случае, если экипаж самолета знаком с рельефом местности, над которой пролетает самолет.

2. Изменение давления у земли до взлета вызывает смещение стрелок прибора с нулевого деления шкалы. Для погашения этой погрешности при помощи специальной кремальеры можно совместить стрелки с нулевым делением шкалы. Такое устройство накладывает особое требование на вид шкалы: она должна быть равномерной по высоте. Докажем, что неравномерная шкала внесет погрешность в показания прибора.

3. Предположим, что в полете показание H прибора соответствует давлению . Допустим, что на уровне аэродрома давление изменилось и стало равным . Если летчик выдерживает высоту полета по показанию прибора, то относительная высота полета будет уже не , а . Действительно

 

Так как  высота

 

то, разделив на , получим

 

а погрешность  показания будет равна

 

где — показание прибора, а — относительная высота полета.

4. Если при тех же условиях полета изменится не давление у земли, а средняя температура столба воздуха, т. е. средняя температура станет равной , то в этом случае относительная высота уже не будет равна показанию прибора, т. е. . Отсюда , а погрешность показания будет равна .

Cледует отметить, что у высотомеров температурная инструментальная погрешность компенсируется при помощи кинематических или силовых температурных компенсаторов.

 

 

 

 

ІІІ. ВЫВОДЫ

 

Измерители высоты были и остаются одними с наиважнейших измерительных  устройств на воздушном судне. Есть много методов измерения высоты полета, такие как: барометрический, радиотехнический, инерциальный, частотно-вибрационный. Каждый из них используется на определенном этапе полета. В настоящее время  барометрический высотомер используется на всех самолетах, так как он обеспечивает достаточную точность показаний  на больших высотах, где более  точные радиотехнические высотомеры просто не могут работать из-за слишком  большой потребляемой мощность на этих высотах. В данное время все чаще речь заходит о частотно-вибрационных датчиках измерения высоты полета, которые смогут в будущем заменить барометрические.

В процессе выполнения курсового проекта  я детально изучил назначение, принцип действия, исследовал погрешности, работу за принципиальною схемою барометрического высотомера, а также провел расчет основных компонентов датчика: гофрированной мембраны, кривошипно-шатунной передачи, потенциометрического преобразователя, АЦП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1. Алексеев В.И., Авиационное оборудование, ВВИА им. Жуковского, 1971.
2. Андреева Л. Е., Упругие элементы приборов., М., Машиностроение, 1962.
3. Асс Б. А., Жукова Н. М., Антипов Е. Ф., Детали и узлы авиационных приборов и их расчет, М., Эколит, 1966.
4. Боднер В.А., Авиационные приборы, М., Машиностроение, 1969.
5. Браславский Д.А., Авиационные приборы и автоматы, М., Машиностроение, 1978.
6. Браславский Д.А., Приборы и датчики летательных аппаратов, М., Машиностроение, 1970.
7. Воробьев В. Г., Глухов В. В., Кадышев И. К., Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы, Транспорт, 1992.
8. Грохольский А.Л., Авиационные приборы, пособие по курсовому проектированию, ч. І, К., 1971.