автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.05, диссертация на тему:Автоматизация проектирования щитовых магнитоэлектрических приборов

Государственный комитет РФ по высиему образованию Ульяновский государственный технический университет

на правах.рукописи ФРАНЦУЗОВ СТАНИСЛАВ ГЕОРГИЕВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЩИТОВЫХ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Специальность 05.11.05 - Приборы и методы измерения электрических и магнитных величин Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (по отраслям)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск 1594

Работа выполнена на кафедра "Измерительно-вычислительные комплексы" Ульяновского государственного технического университета

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Мишин В. А.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Ршсевскнй А. Г.

Ведущее предприятие

кандидат технических наук, вед.'конструктор Клюев Г.И.

приборостроительное объединение "Утес",, г. Ульяновск

Защита диссертации состоится * " декабря 1994 г. в на заседании специализированного Совета Д 064.21.01

в Ульяновском государственном техническом университете по адресу 432700 г. Ульяновск, б. Северный Венец, 32

С диссертацией косно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного технического университета

Автореферат разослан

УченкЛ секретарь специализированного

лач "30« С ^

1924 г.

Сссшш П.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. В настоящее время магнитоэлектрические приборы (НЭП) остаются одними из наиболее распространённых средств измерений, что обусловлено их достоинствами и преимуществами по сравнению-с другими измерительными приборами. Видное место среди МЭП занимают китовые приборы, имеющие класс точности 1.0: 1,5; 2. о и 2.5. Область применения щитовых электроизмерительных приборов очень широка - от подземных работ до авиационной и космической техники, то есть практически все отрасли производства. . Поэтому вопросы разработки' щитовых МЭП и автоматизация их проектирования являются актуальными и современными.

МЭП на сегодняшний день - одни из наиболее глубоко изученных 'измерительных средств. Разработаны и успешно применяются на. практике ряд методик функционального проектирования МЭП, создано несколько унифицированных конструкций МЭП, их наиболее ванных узлов. Попытки ке автоматизации проектирования МЭП неоднократно предпринимались и ранее, но лишь сегодня, когда широкое распространение получили относительно недорогие и достаточно мощные персональные ЭВМ совместимые с IBM PC, для которых разработано ■мощное программное обеспечение, вопрос автоматизации проектирования МЭП стал актуальным, а задача разработки системы автоматизированного проектирования (САПР) таких приборов - реализуемой.

В диссертационной работе рассматриваются вопросы создания САПР МЭП - разработки математических моделей проектируемых приборов и'электрических схем, создания на базе математических моделей алгоритмов Функционального проектирования, разработка алгоритмов конструкторского проектирования и ряд других.'

Объектом исследования в работе является щитовой МЭП, серийно производимый на базе стандартного измерительного механизма. Для таких приборов создана САПР, представленная в диссертации.

Направление исследований- заключается в рассмотрении существующих методик расчёта и проектирования МЭП, создание на их основе математических моделей приборов как объектов автоматизации про-

ектирования. Сюда входит такие разработка алгоритмов функционального и конструкторского проектирования, их программная реализация и создание методики проектирования МЭП. отвечающей современным требованиям к проектированию.

Цель работы состоит в создании САПР щитовых МЭП, опирающейся на математические модели функционального проектирования, алгоритмы функционального и конструкторского проектирования, и реализации на их основе прикладных пакетов автоматизированного проектирования МЭП. В соответствии с поставленной целью в диссертации решались задачи:

— обзор методов расчета и проектирования МЭП и особенностей их конструкторского исполнения;

— разработка математических моделей, приборов как объектов автоматизации проектирования;

— разработка алгоритмов функционального проектирования МЭП и обоснование достоверности математических моделей;

— разработка алгоритмов конструкторского проектирования МЭЛ на базе библиотек прототипов и обобщенных узлов;

— программная реализация алгоритмов и разработка методики автоматизированного проектирования МЭП. •

Научная новизна. В диссертации автором получены следующие новые результаты:

— проведён обзор существующих методик расчета параметров МЭП и составление на их базе математических моделей МЭП как объектов автоматизации проектирования;

— получены формулы для.расчета геометрических и массовых характеристик стрелочных указателей,. используемых в серийных щитовых МЭП.

— разработаны алгоритмы функционального и конструкторского проектирования щитовых МЭП;

— приведена методика автоматизированного проектирования МЭП. Методы исследования, Для решения поставленных задач исяользо- -

вались методы математического моделирования, методы решения даф-

¡еренциальных уравнений, объектно-ориентированное программировало.

Практическая ценность и рекомендации по применению. Научные и фактические результата, полученные в диссертации могут быть ис-юльзованы в проектировании стрелочных электроизмерительных при-юров. Рассмотренные алгоритмы и методика проектирования могут :лужить базовыми при создании САПР других измерительных средств.

Реализация результатов. Результаты диссертационной работы фактически проверены и уточнены при создании и опытной эксплуатации программного обеспечения САПР МЭП. С применением рассматриваемой САПР создавались базы данных для МЭП. проводилось моде-ировакие различных проектируемых приборов. • Программное обеспе-шие САПР МЭП внедрено в КБ аналоговых приборов чебоксарского ,0 "Электроприбор". Были созданы базы дачных для выпускаемых се-|Ийно милливольтметра М42303 и вольтметра специального ЭА0623.

Апробация работы. Основные научные положения диссертации докидывались на:

— всесоюзной конференции "Методы создания ИАСУ, разработки и применения программно-технических комплексов и программных средств в народном хозяйстве", Минск, октябрь. 1991 г.

— международной конференции "Технологии и системы сбора,,обработки и представления информации". Рязань, сентябрь. 1993 г. —российской конференции "Интерактивные системы". Ульяновск, сентябрь..1993 г.

— ежегодных научно-технических конференциях Ульяновского политехнического института.

Работа выполнялась в соответствии с хоздоговорной НИР и 2-14/91 "Автоматизация контрольно-измерительных операций в ехпроцессе сборки ,магнитоэлектрических приборов и модернизация риборов" кезду чебоксарским АО "Электроприбор" й кафедрой "Изме-ительно-вычисдктелькке комплексы" Ульяновского политехнического нститута" в 1991-92 гг.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 9 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и 2-х приложений; содержит 149 страниц машинописного текста, 4 таблицы, 28 страниц иллюстраций и список литературы из 92-х наименований на 9 страницах.

Одновные научные положения, выносимые на защиту.

1. Математические модели МЗП как объектов автоматизации проектирования.

2. Алгоритм автоматизации функционального проектирования МЭП и результаты исследования математических моделей приборов.

3. Алгоритмы автоматизации конструкторского проектирования.

4. Методика автоматизированного проектирования МЭП.

■ " СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении определено направление исследований, их актуальность. а также задачи, решаемые в диссертации.

В первой главе диссертации объектом исследований являются щитовые КЭП, особенности их расчета и различные конструктивные исполнения.

К основным особенностям рассматриваемых щитовых МЭП" следует отнести то, что для них не рассчитывают суммарную погрешность, г обеспечивают соответствие прибора классу точности чисто технологическими способами (регулировка приборов при сборке, перемагни-чивание сердечника и т.д.). Поэтому для■МЭП с креплением подвижной части на растяжках и в керновых опорах - рассматриваются лиан отдельные составляющие суммарной погрешности, к ним относятся:

— погрешность от опрокидывания в приборах с керновыми1 опора*

— погрешности от трения в опорах в приборах с керновыми опорами, причем отдельно рассмотрены погрешности возникающие £

. подвитой части прибора при вертикальной и горизонтальной рабочей оси, а ряде случаев и отдельные фазы движения керна пс

. подпятнику.. " ■

— погрешность от неполной уравновешенности.

— относительная ошибка в выставлении натяжения амортизационной пружины - для приборов на растяжках. ■ Представленные в диссертации формулы для расчета погрешности от трения для керновых опор являются новыми, подтвержденными экспериментами с приборами чебоксарского АО "Электроприбор".

Рассмотрим, например, погрешности приборов от трения в керновых опорах. Принцип определения трения в керновых опорах основывался на вибрационном возмущении основания прибора, способствующем снятию Трения в паре керн-подпятник. Проводились эксперименты с выпускаемыми серийно МЭП. В результате расчетов было' установлено, что не . все составляющие суммарного момента трения в опоре, определяемого выражением (1) равноценны.

М =■ Р. R sin a sin i¡> + Р. R f eos 1$ +

лр IK ' IXTp.X T

eos $ / P, eos f (1/E - 1/E )

+ 0.521 P, f „ -- /—í---ü--s_

1 Tp-C tg а ,/ sin а <1/Rk - í/Rn).

(I)

В выражении (1) обозначено:

Мпр - суммарный противодействующий момент опоры; Pt - составляющая веса, приходящегося на опору; Rx - радиус керна; а - угол поворота рамки; ip - угол вскатывания керна по подпятнику; f к - коэффициент трения качения; - f с - коэффициент трения скольжения; Rn - радиус подпятника; Ец и Ек - модули упругости материалов подпятника и керна (модули Юнга).

Оказалось, что момент трения качения очень нал по сравнению с остальными составляющими, среди которых наибольший вес имеет момент ейлы веса подвижной системы (2).

Мв = Р4 Rs sin a sin (2)

При предельном угле вскатывания, определяемом из (3) момент трения максимален и не меняется при дальнейшем увеличении угла поворота подвижной части.

f

v = arctg : (3)

пр sin а

где 1рпр - предельный угол вскатывания.

В связи с этим максимальный момент трения в керновых опора: принимался таким:

Н„ - М + II, „ (4!

гр 8 тр . С

где

6, Б1П 1]

М - Р —--

в К - 1

соз в / Р, й 2 соз « (Е. - Е„)

М , - 0.521 Р1 Гт -- / 1 "--—5-2-

тр с р'с ^ С У к б, Ек.Еп

к " ( ГТп ,

а = агсв1п-б. Ф = апПя —

г (К - 1) 1 V б1п а )

5г

бо

здесь 50 - осевой заз.ор в опорах; Р - вес подвижной части. Сравнение расчетных и экспериментальных результатов показало, что приведенные формулы дают завышенные результаты с погрешностью примерно 30 %..

Во второй главе математические подели щитового МЭП рассматриваются на уровне отдельных узлов и элементов, для которых приведен расчет. К ним относятся:

1) параметры, стрелочного указателя - длина шкалы и длин; стрелки.

2) геометрические характеристики различных профилей поперечного сечения (рассмотрено 10 вариантов, приведены на рис. 1)

JC. 1 iCHÄU/IU ПОПШ'сЧКЫХ CSMcHUQ

mmwïïA хшжтягж

Pue. 2 Формы стрелочных указаталзй.

к их числу относятся осевые п полярный коненты инерция стрелочного указателя, осевые и полярный моменты сопротивления поперечного сечения.

3) для различных Форм стрелочных указателей (8 фора, приведены на рис. 2) рассмотрены касса и кокент инерции стрелки, масса балансировочного груза и его иоуент инерции относительно оси вращения, величина допустимой реакции упора, гбсткоста указателя - по осям X п У. . 4) расчет параметров каркаса рашш. в их числе средний с.а-метр каркаса рамки, ширина сечения ражи. Пря этом рассматриваются рамки с формой, близкой к квадратной, получивсзе нал-большее распространение в щитовых НЭП.

5) расчет электрических схем милливольтметра. кашшаиперкетра с шунтом, милливольтметра с пунтои (электрические схшш прн-ведены на рис. 3). .

6) расчет времени успокоения прибора и переброса указателя. Следует отметить, что за исклаченнеи пунктов 2) и 3) для создания математических моделей нспальзуптся спроко нзвеаТЕкэ п длительно применяемые на практяке расчетные фориулы. Для расчета характеристик стрелочных указателей а Фор! стрелок Ерзвздегш пн-разения. в которых рассматривается наиболее з пргборсстрсзтелъкса прошаленности стрелочные указателя п формн стр&пох. Ранее в зтся случае использовались приближенные внрзггнпя. Крохэ того, для сотовых МЗП не рассчитывала дапустЕюа реакцст упсрз. которую определяли зншгрнческя.

Приведенные математические подза сбеспзч^взлт кесЗхо^сгз для автоматизированного проектгрсвангя производггвльностъ. Так з наиболее неблагопргятно:! сльгеаэ б?=:ззшэ затрата на С'Л^сг.э-кальноэ проехтпрсвакл-з. опрехглпе:^ з ссеснес:! гсгз.'ъзукггхз зэ второй гхавз пирогсзпягп. из грсгссхгглт 25 сгззнд. Чзгчз рзсч'й? одного варианта вхолннх -2 10-12 сеззгнл. что

подтверзлает з^гктгЕНсстъ ггпзгьз^ЕХ ЕзткззачгсзЕх

Из пспользушпзс дгнгнз; (от -12 13 £5 з г^-'ггггтгз ст

Rsb.

Rriix ___ H Rai

RrK

ß—

К Uli

Rîïïs. R ci.

-CID-

Rus.

e

-4. ,1—сиз—

-ГТ

—s

R z*x

■3

Pue. 3 ЗлетричгачШ стш, côspxu û;iu3: шляи&э/ьп«ай1р,

nunAurü'üiduíiíif] с

вида рассчитываемого прибора) ряд является чисто справочными и характеризуют материал провода, каркаса и т.д. Вместе с тем сок-рачение входных данных хотя и легко осуществимо технически, представляется излишним - проще установить их один раз - при начале работы с программой расчета, а затем просто не изменять. В этом случае количество часто изменяемых входных параметров сокращается примерно в 3 раза, но остается возможность при необходимости изменять все данные, например при использовании нового материала провода и т.д.

В третьей главе рассматриваются алгоритмы функционального проектирования ЙЗП, разработанные на основе математических моделей приборов, рассмотренных в предыдущих главах. Рассмотрены следующие приборы: микроамперметр с креплением подвижной частя на растяяках, миллиамперметр на кернах, милливольтметр, миллиамперметр с шунтом и милливольтметр с шунтом, а таю-е два измерительных 'механизма, на которых эти приборы базируются - на рас-тязаах. измеряемый ток 5.. Ю3 мкА. и на кернах, измеряемый ток 1..103 на. Для каждого типа приборов составлен алгоритм, причем для милливольтметра. миллиамперметра с иунтом и милливольтметра с шунтом базовта является алгоритм проектирования киллиампермет-ра, т.к. перечисленные приборы имеют общее конструктивное исполнение л во многом идентичны. Количество параметров в алгоритмах Функционального проектирования НЭП приведено в таблице 1.

Таблица 1

Количество входных и выходных параметров для алгоритмов функционального проектирования нэп

;т п/п ' Тип грибсра Количество параметров

входных выходных

1 Г_п:;роггдер::етр 42 23 - 26

2 44 21 - 24

з г/ 25 - 28

* с пунтсм 51 27 - 30

5 ::'л."'Ео.т./;;'г..р с ¡.~итсм 56 23 - 31

Количество выходных параметров приведено для случая успешного проектирования. Переменное количество выходных параметров возможно из-за того, что если, например, переброс отсутствует, количество выходных параметров микроамперметра - 23. а если присутствует = 24. ■

Использование алгоритмов функционального проектирования МЭП происходит, с участием проектировщика в процессе принятия решений. Проектировщик выбирает тот или иной наббр исходных данных (скажем, исходные данные серийно выпускаемого прибора) или создает новый набор, и изменяя интересующие его параметры, получает результат проектирования. Естественно, этот результат может быть отрицательным, что означает невозможность создания прибора при таком наборе входных данных. В этом случае проектировщик получает сообщение , о причинах возникновения такой ситуации и набор •возможных действий. Пример сообщения: "Обмотка не укладывается в рамку при заданной величине воздушного зазора в магнитной системе. Измените обмоточные данные". При необходимости можно распечатать значения высоты сечения рамки и величины воздушного зазора в магнитной системе. Если результат проектирования положительный. то в зависимости от того устраивают ли полученные данные проектировщика он может закончить работу или продолжить изменение входных данных.

На рис. 4 приведен Фрагмент алгоритма функционального проектирования микроамперметра, оформленный в виде отдельного алгоритма размещения витков в обмотке.

Четвертая глава посвящена вопросу ' автоматизации конструкторского проектирования. В начале главы рассматриваются программные пакеты для автоматизации проектирования, как отечественные. так и зарубежные и в качестве рабочего выбирается AutoCAD фирмы Autodesk Inc., имеющий по мнению автора ряд преимуществ перед конкурентами, а также ставший фактическим стандартом на программный пакет САПР как во всем мире, так и s нагей стране. Отсутствие программных пакетов автоматизации проектирования, которые, с одной стороны, были бы достаточно мощными и универсаль-

Рис. 4 Алгоритм размещения 5итко5.

- 16 -С гшra 1

ными. а с другой - имели приемлемую цену и умеренные требования к аппаратному обеспечению ЭВМ - одна из основных причин слабой автоматизации конструкторского проектирования в нашей стране. Только с появлением персональных ЭВМ. совместимых с компьютерами IBM PC. для которых разработано и разрабатывается большое количество программного обеспечения, положение изменилось в корне.

Следует отметить, что объект автоматизации конструкторского проектирования является сложным - щитовой МЭП содержит 30..40 основных элементов и узлов, для которых необходимо составлять чертежи, а также до 45 чертежей спецификаций.

Конструкторское проектирование в рассматриваемой САПР МЭП базируется на результатах Функционального проектирования и на задаваемых в техническом задании (ТЗ) на разработку исходных данных (геометрические характеристики прибора, его исполнение и т.д.). Результатом конструкторского проектирования является получение полного комплекта чертежей . на разрабатываемый прибор.

Конструкторское проектирование происходит следующим образом: сначала в библиотеке ищется прибор, имеющий аналогичное исполнение. Если поиск прошел успешно, задача проектирования существенно упрощается и сводится фактически к изменению аналога. При этом широко- используются "шаблоны". Шаблон - это чертёж, включающий в себя неизменную часть проектируемого элемента. При этом шаблоны используются только для приборов аналогичного назначения и конструктива. Разница меяду проектируемым прибором и шаблоном дорисовывается программой.. Например,- для получения чертежа шкалы к ей шаблону нуяш добавить отметки, предел измерения, размер .деления и оцифрованной отметки и т.д. Естественно,- проектирование с использованием паблонов выполняется достаточно быстро, т.к. большая часть чертежа берется из шаблона. В том случае, если проектируемый прибор, является уникальным и у него нет аналога - делается попытка использования шаблонов включенных в библиотеку приборов, имеющих-аналогичные или близкие характеристики. В этом случае время конструкторского проектирования существенно увеличивается, т.к. используется проектирование с применением комплексных деталей. "Комплексная деталь" это обобщённая деталь.

которая, получив на входе ряд параметров, создаёт шаблон проектируемой детали. Отличие комплексной детали и шаблона состоит в том. что последний является менее, общим, чем комплексная деталь, а самое важное - что на основе комплексных деталей можно создавать новые элементы. Входные параметры комплексной детали, если они корректны, получают однозначную интерпретацию в виде чертежа шаблона, т.е. фрагмента элемента определенного габарита.

В пятой главе рассматриваются вопросы. . связанные с программной реализацией алгоритмов проектирования. Были созданы отдельные пакеты программ автоматизации функционального и конструкторского проектирования.

Для алгоритмов функционального проектирования в качестве рабочего языка программирования был выбран обьектно-ориентирован-ный Turbo Pascal Фирмы Borland Int. по ряду соображений:

1. Простота и доступность как в освоении, так и в работе по сравнению с другими, языками объектно-ориентированного программирования (ООП).

2. Относительно невысокие требования к аппаратному обеспечению ЭВМ.

3. Благодаря применению технологии ООП вносить изменения в алгоритмы проектирования и в программы может даже непрофессиональный программист, знающий, что именно выполняет данный метод (процедура или функция), но могущий и не знать как.

4. Благодаря созданию строгой иерархии приборов-объектов и возможности наследования свойств и характеристик облегчается разработка новых членов иерархии. В этом случае, например, миллиамперметр с шунтом наследует от своего предка - миллиамперметра все данные и методы расчета и добавляет свои методы для расчета шунта и изменяет ряд методов предка, в которых вычисляется параметры электрической схемы прибора.

Пакет программ функционального проектирования щитовых НЭП состоит из 6 программ, написанных на Turbo Pascal:

— расчета параметров стрелочного указателя;

— расчёта параметров микроамперметра на растяжках:

— расчета параметров миллиамперметра в кернозых'опорах;

— расчета параметров милливольтметра;

— расчета параметров миллиамперметра с температурной погрешностью и с шунтом;

— расчета параметров милливольтметра с шунтом;

Таблица 2

Размер программ функционального расчета МЗП и среднее время расчета.

К п/п Тип прибора Размер программы байт Время расчета сек

1 •Микроамперметр 28448 1.2...4.6

2 Миллиамперметр 29264 8.8... 19.5

3 Милливольтметр 33 744 7.1.. .25. 2

4 Миллиамперметр с шунтом 33408 6.2... 18.2

5 Милливольтметр с шунтом 37088 9.4. . .28.2

В таблице 2 приведен размер программ функционального проектирования (без интерфейсной оболочки) и среднее время расчета (только удачные попытки, т.к. неудачные заканчиваются быстрее).

В качестве языка программирования пакета конструкторского проектирования выбран AutoLisp. интерпретатор которого встроен в САПР AutoCAD. Для взаимодействия с пакетом функционального проектирования на Turbo Pascal написана программа-"библиотекарь",- которая, кроме того, работает с базой данных проектированных приборов. В связи с тем, что размер оперативной памяти для ■ программ на AutoLisp не превышает 45 килобайт (применение расширенного AutoLisp не всегда возможно по ряду причин), пакет программ конструкторского проектирования представляет собой большое количество (более 200) относительно небольших программ, размером от 1 до 36 килобайт, каждая из которых "отвечает" за один из элементов прибора. Программы, используювде комплексные детали в среднем в 2.8 раз больше программ, использующих шаблоны

и время на их выполнение больше в 3..20 раз. Однако, как показывает опыт эксплуатации САПР, примерно в 93% для проектируемого прибора в базе находится аналог. Это возможно только при заполнении базы данных всей номенклатурой производимых приборов. Для ускорения конструкторского проектирования можно использовать приложение ADS (AutoCAD Development System), доступное в AutoCAD, начиная с версии 11. В этом случае в AutoCAD загружается программа на языке "С", а не на AutoLlsp, поэтому проектирование выполняется быстрее, так как не тратится время на интерпретацию программы. •

Пример функционального расчета микроамперметра.

Описываемые в диссертации алгоритмы расчета МЗП легко адаптируются к новым задачам, таким как использование алгоритмов в экспертных системах, при оптимизации конструкции прибора по какому-либо критерию. В качестве примера поставим задачу уменьшения степени успокоения крутильных колебаний подвижной части около оси' вращения - ß. . В качестве начальных входных параметров выбраны приведенные ниже. внешнее сопротивление = 10 ООО [ Ом ] начальная толщина каркаса = 10"4 [ m ) -высота сечения рамки = 7.5*Ю-4 [ m ] средний диаметр рамки = 0.0165 Cm] высота, окна рамки = 0.014 [ и 3 ширина сечения рамки = 3.5*10"3 [ml объёмная плотность материала каркаса = 2700 [ кг/м3 ] модуль упругости 1 рода материала каркаса = 7.2*10'2 [ Н/шг 3 начальный линейный размер, на котором распределяется усилие

натяжения вдоль стороны рамки = 2»10"3 [ га 3 удельное электр. сопротивление каркаса = 2.95*10"8 [ Ом м 3 расстояние между внутренними концами растякек » 0.0185 [ и ] момент инерции стрелки = 5*10"9 [ кг м 23 момент инерции противовеса = 2* 10"9 [ кг м23 расс. от оси вращ. подв. части до упора стрелки = 0.026 [ m 3 угол поворота подвикной части = 1.4 [ рад ] допустимая реакция упора =0.0767 { Н 3

масса подвижной части, исключая массу каркаса и обмотки =

5.6» 10"5 I кг ] момент инерции элементов подвижной части = 5*10"'0 [ кг м диаметр.провода обмотки с изоляцией = 3.5*10"5 [ ш ] диаметр провода обмотки без изоляции = 2*Ю~5 [ т ] число витков на единицу площади сечения ='5.8 10е [ вит/м* ] коэффициент утяжеления провода обмотки = 2.58 удельное электрическое сопротивление провода обмотки =

1.82*10"' ( ом м ] объемная плотность материала провода обмотки =

8.93*10э [ кг/м3 ] величина воздушного зазора в магнитной системе = 2*10~3 [ га ] величина радиального зазора в ограничителях = 2.5*10"4 [ ш ] величина осевого зазора в ограничителях = 2.5*Ю"4 [ ш 3 индукция в рабочем зазоре магнитной системы = 0.2 [ Тл ] предел измерения по току = 5*ю~5 [ А ] макс. доп. падение напряжения на зажимах прибора = 0.15 [ В ] угол шкалы =1.5 [ рад ]

предел пропорциональности материала растяжек = 1.6 *109 [ Н м2] коэффициент натяжения =0.5

временное сопротивление материала растяжки при растяжении = 2*109

модуль упругости 2 рода материала растяжки = 7*10*0 [ Р/м2 ]

модуль упругости 1 рода материала растяжки = 1.75*Ю11 [ Н/м2 I допустимое изменение удельного протавод. момента = 1.0 [ % ] величина угла поворота подвижной части = [ рад ] 1.05 допустимая величина переброса указателя = 0.35 допустимая величина времени успокоения прибора = [ с ] 3 вел-на, задающая доп. интервал отклонения указателя от установившегося, в котором перех. процесс считается законченным = 0.02

Выходные данные'.

время успокоения = 2.5 [ с ] высота сечения рамки = 7.5*10"* [ м ]

толщина каркаса = 10~4 [ м 1 ширина сечения рамки = 3.52*1О"3 [ м ]

коэффициент успокоения крутильных колебаний подвижной системы

около оси вращения = 7.8*10"7 [ H м с ] степень успокоения крутильных колебаний подвижной системы

около оси вращения = 1.67 число витков обмотки в ряду = 95 число рядов = 9 число витков обмотки = 855 сопротивление рабочей обмотки = 2988 [ Ом 3 удельный противодейств. момент прибора « 1.33«10'6 t H м/рад ] противод. момент растяжки (угол 90°) = 1.14*10"8 [ кг м ] момент инерции подвижной части « 4.09*10"8 [ кг м2 ] частота крутильных колебаний =0.91 [Гц 3 масса подвижной части = 4.73*10"4 [ кг 3 толщина растяжки = 1.16*10"5 [ м ] рабочая длина растяжки = 0.0106 [ м ] натяжение растяжки = 1.34 [ H 3 коэффициент уравновешенности подвижной части » 0.125 величина провисания подвижной части « 1.84*10"5 [ м 3 макс. доп. жёсткость амортизационной пружины = 5.27*Ю3 t Н/м ] минимально допустимый линейный размер, на котором должно распределяться усилие натяжения вдоль стороны рамки = 2«10*3 [ м ] максимально допустимая жесткость.упора стрелки = 130 [ Н/м 3

Теперь покажем, как изменяя ряд входных параметров, можно уменьшить степень успокоения и насколько., Исходно р « 1.67.

1. Уменьшение индукции. При 0.1 [ Тл 3 Р = 0.59.

2. Увеличение удельного электрического сопротивление каркаса. При 3.95* 10"8 [ ОМ м ] Р = 1.18

3.' Увеличение момента инерции противовеса. При 3*Ю"Э [ кг mv2] р = 1.65

4. Увеличение .момента инерции элементов подвишой части. При 8* 10~10 [кг i.r 2] р = 1.66

5. Уменьшение нач. толщины каркаса. При 5*10~5 [ м 3 Р - 1.03

6. Уменьшение среднего диаметра рамки. При.0.013 [м] р » 1.34

7. Увеличение коэф-та утяжел. провода обм-ки. При 2.8 р « 1.65

8. Увеличение объёмной плотности материала провода обмотки. При 2*104 р « 1.54

9. Уменьшение электрического сопротивления провода обмотки. При 1.2*10"® [ ом и ] Э - 1.60

10. Уменьшение высоты окна рамки. При 0.01 [ м ] Э = 1.16

11. Увеличение внешнего сопротивления. При 20 [ кОм ] (5 = 1.54

12. Уменьшение высота сечения рамки. При 5*Ю~4 [ м ] (* = 1.52

13. Уменьшение ширины сечения рамки. При 3*1О"3 [ м ] 3 = 1.55 Приложение содержит справку о использовании рассмотренной в

■юсертации САПР в КБ АП АО "Электроприбор" и фрагменты программ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Рассмотрены 2 наиболее распространённых типа МЭП - с креп-екие.ч подвижной части на растякках и з керновых опорах. Приве-ены выражения для определения погрешностей, характерных для анных приборов.

2. Выявлены источники погрешностей, характерных для рассмат-агаеках приборов и получены выражения для расчета параметров тих узлов и элементов.

3. Для расширения пределов измерения и компенсации темпера-урнсй погрешности приведены методики расчета, позволяйте опре-;елять номинальные значения и допустимые значения погрешностей .обавочного н компенсационного сопротивлений и шунтов.

4. На оснозе разработанных катенатачвских моделей предложены ягориткы функционального проектирования базовых измерительных ¡2хан*лзков и схем, а именно: мякрозмпериетра с креплением под-!;г1ной части на растязках миллиамперметра с креплением подвик-гой части а керновах спорах, милливольтметра, 'нллиамперметра с ¿уг'том и гаял-зсльтнетра с пунтох

5. анализ сузествувсщ конструкций показал, что .розень у}г.:&!хгцт а стандартизации приоороэ высок и заново ссисуругруетс« только ряд отдельных элементов (рамка, акала). а гсгальЕоэ секзкенио. либо меняется только размер. Поэтому йпользсбйяо понятие "когятлзкскоЗ детали" и ":п5лона". позволяв-до-. ускорить процесс прсе;<ткрсБ2ния как стандартных, так и нес-гсцдарте г< зх:;:-п;ктов приборов в ре:слмэ залога с ЭЕМ.

¿. Нг;'.'-тг.ь5!л '••еголпгл аг.то-'зпггрсвслдог'о проектирования ИЗИ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ.

1. Мишин В.А.. Французов С.Г. Автоматизация функционального проектирования магнитоэлектрических приборов. // Тез. докл. в сб. Методы создания ИСАУ. разработки и применения программно-технических комплексов и программных средств в народном хозяйстве. всесоюзная научно-техническая конференция, 1-3 октября, Минск.

2. Мишин В.А., Французов С. Г. Алгоритм для расчета на ЭВМ параметров магнитоэлектрического микроамперметра. Ульяновский политехнический институт - Ульяновск, 1991, 15 с. Рукопись депонирована в ВНИИ "Информприбор". УДК 621.317

3. Мишин В.А., Французов С.Г. Алгоритм для расчета на ЭВМ параметров магнитоэлектрического .миллиамперметра. Ульяновский политехнический институт - Ульяновск, 1991. 15 с. Рукопись депонирована в ВНИИ "Информприбор". УДК 621.317

4. Французов С.Г.. Мишин В.А. Методика конструкторского проектирования магнитоэлектрических приборов. Ульяновский политехнический институт - Ульяновск. 1993, 7 с. Рукопись депонирована в ВНИИ "Информприбор". УДК 621.317

5. Французов С.Г., Мишин В.А. Расчет электрических схем измерительных приборов из условия компенсации температурной погрешности. Ульяновский политехнический институт - Ульяновск, 1993, 7 с. Рукопись депонирована в ВНИИ, "Информприбор". УДК 621.317

6. Французов С.Г. САПР магнитоэлектрических приборов // Тез. докл. в сб. Интерактивные системы, российская научно-техническая конференция, 20-22 сентября 1993, Ульяновск.

7. Мишин В.А. Французов С. Г. Методика автоматизированного проектирования магнитоэлектрических приборов- // Тез. докл. в еб. Технологии и системы сбора, обработки и представления информации, международная конференция, 15-18 сентября 1993,- Рязань.

. оЯм-—

ПОДПИСАНО В ПЕЧАТЬ 21.1СЙЙ. ФОРМАТ С-й< М ¥ 1/Ш БУМАГА ГШСЧАЯ. ,

ПЕЧАТЬ ОФСЕТНАЯ. УСЛ. П.Л. 1.52. УЧ.-Ига.Л.1,*3. ТИРА* ОДДКАЗ 7«,

БЕСПЛАТНО.___

ОФСЕТНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ УЛЕТУ 43270ал УЛЬЯНОВСК. УЛ,ЗНГЕЯЬСА ' 4.