简易装置（精选9篇）
简易装置 篇1
在生产中, 水泥磨用的钢球会变得大小不一, 磨机倒仓时, 需要对钢球进行筛分。目前筛分的方法主要是让钢球通过不同孔径的筛架逐步筛选。由于钢球级配一般都是四到五级, 所以至少要筛选4次, 所需时间长。市场上也有钢球挑选机出售, 价格昂贵, 准确率低且易出现故障。本文介绍一种能够筛分不同球径且筛分效率比较高的装置。
钢球筛分装置的结构见图1, 斜槽是由角钢 (角钢宽度大于最大钢球球径) 制成的刚性直斜槽。由于钢球球径一般为Φ50mm、Φ40mm、Φ30mm、Φ25mm、Φ20mm和Φ17mm, 这样就决定了在斜槽上设定长度为250mm, 宽度从小到大依次为17.5mm、20.5mm、25.5mm、30.5mm、40.5mm和50.5mm的长方形过球孔, 相邻过球孔的孔间距为250mm。在斜槽下面每个过球孔处设袋子。为了防止钢球堵塞过球孔, 在斜槽上安装1~2个小型振打电动机。
将钢球引入斜槽中, 钢球在斜槽滑落的过程中, 不同球径的钢球依次由各长方形过球孔落下, 最大的钢球则由角钢槽的末端滑出。
需说明的是, 斜槽与水平面夹角由钢球的特性来确定, 如果钢球圆形度较低, 可以适当增大该倾角。
本装置可使不同球径的钢球通过斜槽上不同的过球孔筛分, 使得筛分时间大大缩短。使用表明, 钢球倒仓花费的时间由原来的4天缩短为1天, 劳动量也大大减少。并且制作简单, 结实耐用。
铜与浓硝酸反应的简易装置 篇2
1实验装置、操作及现象
取一只无色矿泉水瓶,内盛有适量的蒸馏水,将瓶子稍微捏捏瘪。用细线将小试管(口径应比矿泉水瓶的口小)牢牢的扣紧,再向小试管里加入适量的浓硝酸,将试管放入瓶中,用手拉紧细线使两瓶口相平,用镊子夹取一小块铜片放入小试管中,立即放下线,将矿泉水的瓶盖拧上(见图1)。此时可观察到铜片表面产生大量的气泡,试管中溶液逐渐变为绿色,试管内产生红棕色气体,气体逐渐进入瓶内,瓶逐渐鼓起,一段时间后,将矿泉水瓶倒置振荡,瓶内反应停止,气体颜色逐渐变浅直至无色,矿泉水瓶又变瘪,瓶中溶液变为蓝色;打开瓶盖接触空气后,瓶内上端气体由上而下颜色逐渐变深,呈浅红棕色。
2实验现象解释
1.众所周知,硝酸铜溶液呈蓝色,但铜与浓硝酸反应后溶液却呈现绿色。原因是产生的红棕色二氧化氮气体一部分溶解在溶液中呈黄色,而溶液中[Cu(H2O)4]2+呈蓝色, 两者的混合色为绿色。
2.当绿色溶液与水混合后,溶液则变为蓝色。原因是二氧化氮遇水发生反应:3NO2+H2O=2HNO3 +NO,这样,溶解在溶液中的二氧化氮气体很快消失,最终瓶中溶液呈蓝色,且气体颜色逐渐变浅直至无色。
3.当向瓶内鼓入空气后,气体颜色又变为红棕色,原因是一氧化氮遇到空气变为二氧化氮,反应为:2NO +O2=2NO2
4.当瓶内液体混合后,反应停止。原因是硝酸变得很稀,与铜几乎不反应。
3 实验中注意的问题
1.浓硝酸浓度的选定
通过实验证明,当硝酸物质的量浓度≥11.0 mol•L-1时, 反应太快,太剧烈,难以控制,不便于操作;当硝酸物质的量浓度≤8.0 mol•L-1时,开始时产生无色气体,一段时间后,方有红棕色气体出现。故浓硝酸的浓度以10.0 mol•L-1左右为宜。
2.加铜片和通空气后要迅速盖上瓶盖。
4实验优点
1.按上述方法进行实验,操作简便,实验现象明显,既可以演示也可以分组实验。
2.这样实验能有效防止二氧化氮对空气的污染,也有助于同学们增强环保意识。
简易感烟报警控制装置 篇3
该简易型感烟报警控制装置与一氧化碳报警装置很好地融合在了一起, 提高了控制能力, 确保操作的简易性。
与先前报警控制开关相比, 该简易型感烟报警控制装置Ei450控制器可以满足使用者简便测试或关闭系统上的报警装置, 迅速锁定触发报警装置的具体位置。该简易型感烟报警控制装置具有易于操作的单一按钮, 可指导用户按照正确顺序进行操作。例如, 当报警装置处在正常待机状态时, 按下控制键将立即测试系统。如果报警装置处在被激活状态, 按下控制键后将首先锁定报警位置, 再次按下控制键后将会关闭报警装置。该简易感烟报警控制装置的特点包括:
(1) 无线互联功能。通过射频信号并使用无线链路技术将控制装置与感烟报警器、感温报警器、一氧化碳报警器相连, 省去布线互联, 降低安装成本。
简易装置 篇4
艰辛的探究之路
我们制作了果壳分类收集盒，放在教室里，请同学们帮助收集核桃壳、花生壳。很快，实验所需的原材料就足够了。我们首先把核桃壳、花生壳等果壳进行燃烧，想把它们烧成炭。可是，燃烧后果壳都变成了灰，一吹即散。我们又试着将核桃壳、花生壳等果壳装在铁皮的茶罐里，放进火里烘烤，还是不能制成炭。我们继续尝试把果壳放在高压锅中煮半小时，然后取出晾干，仍然不能制成炭。老师提醒我们：“先查找制作炭的原理，在实验室里进行探究。”妈妈们也纷纷给我们鼓劲。我们查询资料后得知：果壳需在缺氧或氧气不足条件下加热，才可能制成炭。
在实验室里，我们把捣碎的果壳放入大试管内，用棉花堵住试管口，把大试管固定在铁架台上，向下倾斜，用酒精灯加热。不一会儿，试管口附近出现小水珠，棉花上吸附了一层褐色的物质，试管壁上也有褐色物质，核桃壳慢慢变成了黑色有光泽的物质——原始的活性炭生成了。
在毛巾、棉布、口罩、石棉铁网、煤灰块中，我们最终选择了煤灰块来吸收焦油。煤灰块耐高温、吸附能力强、无毒。
制取果壳活性炭的家庭简易装置与原料
原理
干果壳是含碳十分丰富的物质。在隔绝氧气的条件下加热到400℃左右，可以使其炭化，从而获得活性炭。
结构
加热装置可以使用去掉手柄的带漏网的旧漏勺、旧瓷钵、砂锅、带盖的搪瓷盆、液化气灶或铁炉子等。我们最终选择了砂锅来烧果壳，并且采用旧瓷钵来做砂锅盖子。砂锅保温性好、传热均匀、不黑锅。
去杂质装置可以使用盆、滤网等。
原料
核桃壳或花生壳等干果壳、洗洁精、白醋、煤灰块（或粉笔头）。
图1 核桃壳活性炭粉末（左）、花生壳活性炭粉末（中）与核桃壳活性炭炭粒（右）
图2 不同活性炭吸附二氧化氮能力对比
图3 不同活性炭吸附水中有色物质能力对比
制作方法
加热阶段
在容积为500mL的砂锅内放入100g捣碎的核桃壳或花生壳，将装有50g煤灰块（用来吸附焦油）的滤勺放入砂锅，盖上搪瓷钵。用液化气灶、煤气灶或铁炉子对砂锅进行小火加热。约5分钟后，少量水蒸气和焦油从瓷钵小孔中溢出；加热15分钟后，瓷钵小孔中几乎没有气体溢出。
当瓷钵小孔中几乎没有气体溢出时，关（停）火，让砂锅自然冷却。拿开瓷钵，倒出黑色的活性炭。将吸附有焦油的煤灰块（或粉笔头）妥善丢弃。
在这个阶段可获得初步制备的活性炭。核桃壳活性炭呈黑色、有光泽；花生壳活性炭呈黑色（颜色比核桃壳活性炭稍浅）、无光泽、易碎。
清除杂质阶段
首先，放2滴洗洁精和500mL开水在搪瓷盆里，将初步制备的活性炭放入盆中，用竹筷搅拌均匀，待开水凉后，洗去活性炭中的油脂。并用清水冲洗干净。
然后，把白醋倒入装有活性炭的搪瓷盆中，让白醋淹没活性炭，煮30分钟；然后让其浸泡1天。过滤，用纯净水洗涤3次。再用纯净水煮炭粒，沸腾15分钟，弃去锅内溶液，再换新纯净水煮沸几次。这样，就可以除去活性炭初料中不溶于水的杂质。把含有炭粒的溶液过滤后倒在干净的纸上，置于通风处用吹风机吹干或用微波炉烤干。
实验结果表明：这样既可去除活性炭中的油脂和不溶于水的杂质，又可疏通炭内微孔，增强其吸附能力。
研磨成型阶段
用擂钵将活性炭捣碎制成炭粒，用滤勺进行过滤，收集活性炭炭粒和粉末。
实验结果：得到大小均匀的颗粒和粉末两种形态的活性炭。核桃壳活性炭粉末比花生壳活性炭粉末更黑更粗，花生壳活性炭粉末则更灰更细。花生壳活性炭因松脆，容易研磨，可全部制成粉末；核桃壳活性炭更硬，可制成粉末和颗粒两种形态。
使用以上家庭简易装置，用1 000g的干果壳，可制取800g的活性炭成品。
实验室验证及对比自制果壳活性炭效果
对红棕色二氧化氮气体吸附能力的比较
取3个锥形瓶分别贴上1号（核桃壳炭）、2号（花生壳炭）、3号（竹炭）的标签。在3个锥形瓶中对应装入3g自制的核桃壳活性炭、3g自制的花生壳活性炭、3g超市买来的竹炭；然后，在3个锥形瓶中各充入等量的二氧化氮。观察并记录每瓶中红棕色褪去的时间。
对比结果：花生壳活性炭效果最好，只需要35秒，竹炭其次，需要1分12秒，核桃壳活性炭最差，需要1分32秒（如图2，所得数据为多次重复实验的平均值）。
对水中有色物质吸附能力的比较
取3个矿泉水瓶分别贴1号（核桃壳炭）、2号（花生壳炭）、3号（竹炭）的标签。在3个矿泉水瓶中各加100mL清水，滴20滴品红溶液，摇匀；然后，分别加入3g自制的核桃壳活性炭、3g自制的花生壳活性炭竹、3g超市买来的竹炭。静置一段时间。观察并比较红色消失所需的时间。
对比结果：花生壳活性炭效果最好，只需要10分钟，竹炭其次，需要13分钟，核桃壳活性炭最差，需要19分钟（如图3，所得数据为多次重复实验的平均值）。
结论：自制花生壳活性炭的吸附能力最强，效果比超市出售的活性炭好，可以在家庭中使用。
图4 商贩制取活性炭的装置（左）和待售的活性炭（右）
自制的活性炭在生活中的充分运用
核桃壳活性炭和花生壳活性炭的制作成功，使我们异常兴奋和高兴。我们决定把自制的活性炭充分运用到生活中去。
我们制作了红辣椒等形状的布袋，装入花生壳活性炭，挂在新装修家中的墙壁上或其他地方，利用它微小且不规则的孔容积，去除空气中的大分子异物，如苯、醛、氨等，也能消除香烟的尼古丁和家居的异臭。异味布袋自身还能起到很好的装饰作用。
用棉布缝制活性炭包，放在冰箱中，能去除冰箱异味。
把活性炭摆放在实验室里，能够去除实验过程中产生的许多有毒、有害气体。
取1个空塑料饮料瓶，剪去底部，瓶口用带导管的单孔胶塞塞紧，将瓶子倒置，瓶内由上向下分层放置洗净的膨松棉、纱布、活性炭（装在丝袜里）等，就得到1个简易净水器，可以用来处理家庭、实验室里的污水。
我们发动班级内的同学积极参与到家庭制取活性炭的活动中来，制作出许多精美的活性炭布艺袋。然后，我们在学校推广该技术并进行活性炭布艺袋义卖活动，全校同学积极参加义卖活动。我们将义卖所得的991元通过老师捐给了我们实验学校对口帮扶的贫困小学——紫云县火花乡喜湾村小学。这次技术推广和义卖活动，唤醒了全校师生的环保意识，并充分展现了我校师生的爱心。
我们还在社会上推广该技术，让卖花生的小商贩也能变废为宝，多一条赚钱的途径，同时也为保护环境作出贡献。
在整个探究创新的过程中，我们学会了发现问题、运用科学原理解决实际问题，学会了面对困难要迎难而上，学会了虚心请教、相互学习、团结合作，学会了自己动手、变废为宝。身边的科学与创新，让我们对学习、对未来充满了信心。
该项目获得第26届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目中学组植物学一等奖。
专家评语
该项目利用花生壳、核桃壳等废弃物为原料，通过简单的设备和简易的方法制作活性炭，并与市售的活性炭进行了吸附效果的对比。项目选题有一定新意，研究适合中学生的特点，研究过程较完整，研究结果可信。
简易光谱辐照度测量监控装置 篇5
关键词：辐照度测量,ATMEGA48V,太阳能电池板
随着全球经济的发展, 能源问题已成为在发展进程中的重要问题。在新能源与可再生能源的构成中, 太阳能光伏发电成为了重要组成部分。而不论是在建设太阳能电站还是光伏建筑中, 我们都要得到在目标地区的光辐照数据, 对整个系统中太阳能板功率及蓄电池容量的选择和设计十分有必要。因此在建设之初就一定要在目标地区先测量出其辐照度作为我们参考是否可以建设以及怎么建设的该建筑的依据。同时装置还能对现有的太阳能电场进行数据的监控。
1、硬件设计
系统设计中所要测量的是转换为电平的光辐照度信号, 系统要求在野外长时间工作, 机构简单, 便于携带;单片机的片上功能尽可能完备, 满足所要测量的任务。经过比较选择了Atmega公司的RISC指令AVR单片机作为系统控制芯片。它的突出优点是高性能、超低功耗和功能集成。如图l是光辐照度测量仪器的框架图, 可以看出系统结构简单、外部设备得到了简化。
下面分别介绍下各部分的电路原理
1.1 Atmega48单片机的内部结构简介
Atmega48的工作电压l.8~5.5V, 有5种超低功耗工作模式可以切换到活动模式。常用的是外接普通的14.318KH或者32.768KHz的时钟晶振, 所用到的片上外围功能模块主要有:具有捕捉, 比较功能的16位定时器。可用于事件计数、时序发生、PWM生成等;23个可编程的I/O口;8通道10位逐次逼近型A/D转换器。Atmega48存储空间结构采用“冯诺依曼”体系, 程序存储器 (ROM) 、数据存储器 (RAM) 和外围模块由同一组地址和数据总线连接在同一个寻址空间中, 寻址空间共64K。其中RAM为8K, ROM为Flash型。
1.2 光传感单元设计
在测量阳光辐照度部分, 可选用TBQ-2总辐射表或者太阳能电池板作为测量单元。TBQ-2总辐射表可用来测量光谱范围为280~3000nm的太阳总辐射。通过电压放大, 输入到模拟乘法器MAX4211E得到功率值以电压形式输入到Atmega48单片机的ADC通道。如图2所示。
为了精确测量负载功率, 本文使用具有外部电阻分压器的MAX4211E, 将分压电阻R1、R2直接与负载相连, 电路如图2所示。其计算公式为:
这种设计能减小RSENSE功耗的影响, 提高测量负载功率的精度。图2中RSENSE为电流检测电阻。理想情况下, 最大负载电流在RSENSE两端产生满量程检测电压。只要选择合适的增益, 使电流检测放大器既能获得最大输出电压, 又不会出现饱和。在使得RS+端与RS-端之问的差分电压不超过满量程检测电压的情况下, 适当增加RSENSE的电阻值, 可提高USENSE, 有助于减小输出误差。
当选用电池板作为测量单元时, 系统设计就要考虑对其输出的电压进行分压, 并在最后计算时要考虑到分压比。
1.3 系统实时交互设计
除了测量光辐照度主要模块之外, 系统中还设计了实时时钟以及背板温度模块。时钟模块选用TI公司的DS1302串行时钟芯片, 这样每组测量结果便附上了当时的时间, 可以记录年、月、日、小时、分、秒、星期。有两个电源VCCl和VCC2, 一个为主电源, 当仪器上电时工作。另外一个为备份电源, 设计中选用一块3V的钮扣锂电池。由于有备份电源, 系统掉电后时钟芯片仍然能够工作。第一次调试时, 向时钟内部写入时间, 以后时钟便可以准确计时。背板温度模块我们选用的是DS18B20芯片, 具有体积小, 功耗低精度高, 易于单片机接口等优点, 采用寄生电源技术不用外接电压。
为了便于现场观测.系统中还有控制键盘和液晶显示模块.在电路中加入两个个按键, 当有键按下时, 与之相连的PD引脚电平变低, 触发PD2或PD3口cp断, 在中断服务程序里来实现相应的时间、光辐照度的测量和显示, 显示格式为固定小数点, 显示芯片为8位SMS0801段式串行液晶。
利用Atmega48的读写口实现串行异步通信.单片机与上位机之间的数据传送经过RS485收发器.选用MAX3485E芯片, 3.3V低电压供电, 半双工。由于485为差分平衡方式进行号传输.因此具有传输距离远、可有效防止噪声信号干扰的特点。
1.4 逻辑电平匹配
由于Atmega48为3.3V供电, 而一些芯片需要±5V供电。故此系统中存在两种工作电压。系统中使用了Atmega48芯片的内部A/D转换功能, 因此在AVCC引脚处要加上5V电压, 并且在其参考电压引脚ARFF处要选择合适的电压。Atmega48的I/O电平与5VTTL电平兼容。但与5V的CMOS标准器件相连时要仔细分析。当单片机输出驱动5V标准CMOS器件时常用一些电平移位器件如双电源电平移位器LVC4245或74LVC07等来达到电平匹配;当5VCMOS电平输驱动单片机时。可以采用稳压管或电阻分压来保证输入单片的电压在3.3V之内。
2、软件设计
AtmegaAVR系列单片机的程序使用配套的开发环境AVR Studio开发, 它同时支持汇编语言和C语言编程。用汇编编写的代码效率高, 但是开发周期长、代码维护困难;而目前单片机的C语言开发是比较流行和常用的方法, 本次设计中使用C语言来开发单片机程序。由于具有Flash存储器.利用单片机本身的JTAG接口, 通过Atmega公司所带的仿真器AVRISP可以方便的进行程序调试和代码下载。
在系统的软件设计中, 采用模块化设计方法, 各模块之问相对独立, 这样可以使得程序结构清晰, 便于今后进一步扩展系统的功能。系统软件由主程序、定时器中断服务程序、键盘中断服务程序、数据采集处理子程序、实时时钟程序、显示程序、串行通信程序等模块构成。
主程序首先完成系统初始化。然后进入低功耗模式。利用定时器TIMER1产生一定的定时间隔, 通常是0.1秒, 定时间隔可以根据需要来设定。当定时时间到时, 在定时器TIMER1中断服务程序里置中断标志TCCR1=1。主程序的循环里判断该标志后完成光辐照度的测量并读出当前数据的采集时间, 然后置定时器Timer1中断标志=O, 主程序流程如图3所示。
单片机在完成一次采集过程后, 将数据包装后向上位机传送。点对点传输, 16进制传送。波特率为9600, 8位数据位, 1位停止位, 无校验。上位机接收程序及用户界面可以有很多种语言选择, 本设计用LAB View编写。它是半图形化的c编程开发工具, 适用于测试技术、控制技术、虚拟仪器技术及仪器驱动开发。
3、测试结果
利用本文所述的测试装置, 在室外测量的瞬时光辐照度曲线如图4所示。测试环境周围100m空旷, 相邻数据间隔为0.1s, 共3分钟。
TBQ-2输出的数据如 (a) 图所示抖动波形显示的采集数据可以看出在3分钟内, 光幅照度的变化较小。同时也可以看出数据的间隔小, 实时性好。同时直线显示的是电池板的背板温度, 也可以看出温度基本恒定。电池板输出数据如 (b) 所示是电池板的功率。由于本次选用电池板为800 cm2, 其数据关系为
从图中我们可以看出, 根据公司由TBQ-2输出的数据基本近似于近似于电池板功率。因此我们在使用的时候可以只需要电池板就能实现这个功能。这些数据有助于我们对环境参数的了解。并对太阳能建筑发电潜力进行评估, 可以用该系统常年采集到的数据, 来分析可能安装太阳能电池板的角度的发电效率, 实现最合理的太阳能建筑一体化。同时通过长期记录的数据和气象数据结合得到的不同天气下太阳能电池板的发电效率, 该系统就可以得出该地区常年的发电量, 并且也可以根据天气预报, 来预测出未来一段时间内太阳能电池板的发电效率。
4、结语
本文所介绍的设计方案, 由于采用了AVR系列单片机, 其丰富的片上外围模块功能使得整体体电路简单, 降低了成本;测量装置体积小, 适合野外便携工作。所测得的数据, 实时性好, 离线时可以分析某地的太阳能分布特征, 为光伏建筑的设计提供依据;在线时, 可以将实时数据作为控制制信号直接送到节能电源控制中心, 得到对实际情况的完全复现, 对于太阳能楼宇供电集控的研究有着重要的意义。
参考文献
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[7]黄滔, 孟晨等.基于辐照度标准传递的辐亮度校准系统[J].军械工程学院学报, 2009, 6.
简易免手掀马桶盖装置 篇6
参赛者：张文杰山西省阳泉市第一中学
特别提醒:
马桶冲水时的气旋能够造成微生物的传播,所以在上完厕所冲水时,请盖上马桶盖。这项简单的方法能够将飞溅的微生物含量减少到不盖盖子时的1/2。
少年智则国智,少年强则国强,少年有梦则国有梦。创新的基础是人才,创新的未来靠少年。今天,我们用创新成果实现青春梦,明天我们将会用更大的成果撰写中国梦辉煌灿烂的新篇章!
简易装置 篇7
关键词：扭矩扳子,力矩,力臂,电阻应变仪,荷重传感器,校准,检验
1 概述
随着扭矩扳子在我公司对旋紧力矩有要求的螺丝紧固件作业中广泛的使用, 需要对扭矩扳子定期进行检定。由于送上级部门检定周期需要半年或一年的时间, 但扳子在周期内的使用中, 由于存在使用磨损、外力碰撞等原因, 并根据实际情况有时需要再检验, 本人根据力矩原理, 利用现有的YJ-26型静态电阻应变仪与电阻应变荷重传感器组合, 制作了一台简易手动机械预置式扭矩扳子校准装置, 经使用效果良好。
2 简易预置式扭矩扳子校准装置的组成
2.1 YJ-26型静态电阻应变仪
YJ-26型静态电阻应变仪是在静力强度研究中, 测量结构及材料任意点变形的应力分析仪器;如配相应的传感器, 可测量力等物理量。
2.2 BHR-4型的电阻应变荷重传感器
BHR-4型的电阻应变荷重传感器量程为 (0-200) kg, 原理是利用电阻应变原理构成。采用圆筒型弹性体为测力敏感元件, 电阻应变片为转换元件。该传感器结构简单、强度高、携带方便、抗冲击稳定性好。常用于各种构造物体的荷重实验。
2.3 扭矩扳子转轴固定支架
固定支架起着支撑、固定、调整扭矩扳子角度的作用, 并与水平地板焊接在一起 (并有加强筋连接) 。千斤顶高度可调支架不用焊接, 可在地上移动;静态电阻应变仪、电阻应变荷重传感器、油压千斤顶和其组合成一个体系。如图1所示。
2.4 扭矩扳子转轴固定支架的转轴可调角度装置
首先加工一个材料为碳素工具钢 (T8) 准230mm×30mm的金属圆盘 (扭矩扳子夹具) , 在其准170mm圆周内 (距其圆周边20mm) , 除圆心外按同一方向均匀分布六个根据不同扭矩扳子旋转正方形扳头的尺寸而制作的正方形通孔, 其边长尺寸分别是19.4+0.2mm、19+0.2mm、12.8+0.2mm、12.5+0.2mm、25+0.2mm、25.6+0.2mm;也可根据其它扳子的不同尺寸制作。在准200mm圆周上每隔15mm弧长, 钻一个准12.5mm的孔 (加工成沉头座) , 同样地在扭矩扳子转轴固定支架上进行配钻, 得到相应通孔。其金属圆盘中心孔为准20.5mm (加工成沉头座) , 同样进行配钻, 得到相应转轴固定支架通孔; (金属圆盘经过热处理获得相应的硬度和耐磨性) 用相应的圆柱头内六角螺栓与扭矩扳子转轴固定支架进行沉头座连接并且是动配合 (圆盘可转动) 。
3 校准扭矩扳子的测量原理
3.1 标定静态电阻应变仪的显示值 (με) 与力 (kg) 间的正比例关系
根据说明书对应YJ-26型静态电阻应变仪 (当灵敏系数k=2标定值为15000με) 与BHR-4型的电阻应变荷重传感器 (量程为0-200kg组合, 显示值 (με) 与力 (kg) 的比例应为10:1。 (如果配不同量程传感器也可以是其他比例。)
3.2 校准静态电阻应变仪
用一组 (10个) M1等20kg标准砝码对静态电阻应变仪与荷重传感器进行组校准 (或经上级计量部门校准) ;在量程范围内确定 (包含上、下限) 至少五个点进行测量, 检验其基本误差不大于测量值的±0.8%。否则重新调整仪器再进行测试。
3.3 根据不同规格量程的扭矩扳子制定出不同的表格
其内容是:按JJG707-2003《扭矩扳子》检定规程要求确定出3~5个力矩M (Nm) 校准点;并根据力臂d (扳子转轴到手柄中心长度m) , 根据力矩原理M=F·d, 通过F=M/d, 计算出相应的力F (N) 。除以9.8kg·m/s2再转换成千克力F (kg) 。最后转换成仪器的显示值 (με) , 并根据准确度等级确定允许基本误差±4%~±10%的误差范围。举例如表1所示校准扭矩扳子明细表。型号规格:AC80~300Nm, L=0.488m允许基本误差±4%
注:L的长度 (单位必须是米) 作为制定表格的依据, 如果该表格确定下来, 则L不变;反之, 如果仪器测量出三次平均F (με) 的应变值, 除以10, 乘以9.8得出F (N) , 再乘以L (d) 得出所测量的力矩 (Nm) 。
4 校准扭矩扳子的过程
将手动机械式扭矩扳子预置到所需要校准的力矩值上, 把扭矩扳子的正方形旋转扳头插入到位于扭矩扳子转轴固定支架上的圆盘扭矩扳子卡具中, 转动圆盘观察, 使扭矩扳子处于近似水平状态时, 然后用两个φ12mm的销钉 (或圆柱头螺钉) 在圆盘φ200mm圆周上φ12.5mm的对称孔与扭矩扳子转轴固定支架的相应通孔穿插限位; (连接圆盘与扭矩扳子转轴固定支架) 并锁紧。
将油压千斤顶放在千斤顶可调支架上, 并根据扭矩扳子的水平高度调整可调支架的高度, 将荷重传感器放在油压千斤顶上, 且将荷重传感器顶端放置一个小“Y”型钢筋支架, 使得传感器支架、千斤顶、千斤顶可调支架的总高度约等于扭矩扳子水平状态的高度, 且扭矩扳子与水平方向的夹角小于10° (减少误差) , 再按某表格用卷尺测出相应的长度L约等于d (扳子转轴到手柄中心的力作用线的垂直距离) , 确定传感器“Y”支架所顶扭矩扳子的支点。调整好并标定静态电阻应变仪并连接电阻应变荷重传感器, 对千斤顶缓慢地施加力直到扭矩扳子发出“嗒”的一声, 此时观察应变仪的示值 (με) 并记录, 然后撤力即可, 同一点重复测量三次, 得出平均;重复上述过程, 所得测量值与表格相应允许基本误差 (με) 进行比较是否合格。
5 简易预置式扭矩扳子校准装置测量不确定度评定
5.1 测量方法:依据JJG707-2003《扭矩扳子检定规程》。
5.2 测量环境条件:室内温度: (10~30) ℃。
相对湿度:不大于85%的环境条件下进行校准。
5.3 测量标准:简易预置式扭矩扳子校准装置其允许误差限为±0.8%。
5.4 被测对象:机械预置式定值扭矩扳子型号为AC (280-760) Nm扭矩预置值为760Nm最大允许误差±4%。
5.5 评定结果的使用:在上述条件下进行测量所得结果可直接使用本文不确定度的评定结果。
5.6 数学模型:e=MM-
式中:e-扭矩扳子在测量点的示值误差。
M-扭矩扳子在测量点的标称值。
-扭矩标准器对应被测扭矩扳子动作时测量值的算术平均值。
5.7 输入量的标准不确定度的评定
5.7.1 输入量MM的标准不确定度的评定
主要不确定度来源是用预置式扭矩扳子校验装置对其校准时所得名义值与约定真值的误差。用允许误差限W表示, W=±0.8% (扭矩扳子检验装置示值的重复性对测量结果的影响可忽略) 按线性分布规律计算在测量点的此分项标准不确定度为均匀分布, 区间半宽度为W×WS, 用B类方法评定。对应760Nm测量点计算式:u
5.7.2 M的标准不确定度u (M) 的评定
此输入量的不确定度来源包括被测量对象的报响动作时, 扭矩值不确定性、测量过程中被测对象的温度特性、测量仪器的示值重复性及其零位调整、示值分辨率、测量仪器与被测对象连接过程的附加响应等以及测量人员读数过程的影响, 综合体现于对该扳子测量示值的测量重复性中。上述不确定影响因素的作用是同时体现密不可分的, 对于这些不确定度分项不单独评定, 统一由合并样本标准差确定这些因素综合产生的标准不确定度u () 的评定仅是示值分散性的评定, 与评定的内容相互独立。
使用合并样本标准差作A类不确定度评定方法是抽取7件设置于760Nm点的样机分别作10次重复性测量所得测量示值Mik如下:
(样机号:i=1-7, 测量序号k=1-10)
同理得;;;;;
单次实验标准差:由此得到7组单次实验标准差, 计算结果如表2。
合并样本标准差:
实际测量是在重复性条件下每个测量过程连续进10次, 以每一测量点的10次测量值的算术平均值为该测量点被测示值平均值;则测量重复性产生的标准不确定度
5.8 合成不确定度的评定
5.8.1 灵敏系数:数学模型
5.8.2 标准不确定度汇总表如表3:
5.8.3 合成标准不确定度
输入量M和MM彼此独立不相关, 所以合成不确定度计算式为
合成不确定度值姨3.5102+0.5602=3.554 (Nm)
5.9 扩展不确定度的评定
取k=2, 则扩展不确定度:
U=k·相对扩展不确定度:100%实例:取平均最小值M軓5=M軓=752.88, 则
6 结束语
经过几年的实践证明手动机械预置式扭矩扳子校验装置具有简单、经济、实用的特点, 其装置的相对扩展不确定度约为准确度为4级的扭矩扳子1/4, 所以达到了准确度为 (4~10) 级、量程为50Nm~1500Nm的手动机械预置式扭矩扳子校准的技术指标, 满足扳子在使用中的检验要求。扩展了现有仪器的使用领域, 不足之处是使用者需要有一个熟练操作的过程。
参考文献
[1]国家计量检定规程.JJG707-2003.扭矩扳子[S].2009.
[2]闫晓瑗, 谢刚.工程力学[M].东北大学出版社, 1998.
简易电子式硬币分拣装置的设计 篇8
关键词：STC89C52,电阻应变压力传感器,24位AD转换,硬币分拣
1引言
硬币以其成本低, 流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势将占领小面额货币市场是大势所趋。在目前国内的小面值货币流通的领域, 硬币分拣大多为人工操作, 生产率低, 浪费劳动成本。部分采用机械式硬币分拣系统, 具有系统体积庞大, 成本高的缺点。
本文旨在设计以STC89C52单片机为核心的电子式金属硬币分拣装置能够快速清分不同种类的金属硬币, 通过LCD显示硬币种类数量, 同时加入了语音播报功能, 使得系统的具有智能化、人性化的特色。
2系统设计方案
由于各个金属硬币重量不同 (1角硬币3.2克, 5角硬币3.8克, 1元硬币6.1克) , 故系统使用电阻应变压力传感器, 对于不同的硬币数值通过HX711芯片将动态变化的阻值进行AD转换, 然后驱动步进电机旋转机械臂相应的角度, 并通过电磁铁吸合金属硬币至指定出口槽, 并通过LCD12864显示硬币类型及数量, 以及语音播报。系统方案框图如1:
3系统电路说明
(1) 压力传感器及24位AD:压力传感器采用高精度电阻应变式压力传感器 (750g) , 其主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成, 内部线路采用惠更斯电桥, 当弹性体承受载荷产生变形时, 电阻应变片 (转换元件) 受到拉伸或压缩应变片变形后, 它的阻值将发生变化 (增大或减小) , 从而使电桥失去平衡, 产生相应的差动信号, 通过HX711芯片 (24位AD) 可以获得精度在0.1g的重量数值。为了尽量避免外界电磁干扰对24位AD转换数值的影响, 选择带金属屏蔽罩的HX711芯片, 实测情况良好。
(2) STC89C52单片机:该单片机是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器, 具有8k字节Flash, 256字节RAM, 32位I/O口线, 3个16位定时器/计数器, 5个中断源, 1个全双工串行口, 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
(3) 步进电机及驱动器:采用两相四线42步进电机, 驱动电压12V, 电流2A。采用THB6128步进电机驱动器, 可以很方便实现对电机的正反转、停转、以及调速控制。通过拨码开关可以灵活调节细分数 (8档) 控制以及电机电流 (6档) 控制, 使电机转动平稳、噪音小、震动小。
(4) 蓝马语音模块:对分拣结果实现语音播报功能。
(5) 电磁铁:与步进电机连接的机械臂连接, 用于吸合金属硬币, 旋转一定角度至指定金属币槽。电磁铁通过继电器控制其导通与关闭。
(6) LCD12864:4行字符液晶, 可以显示汉字, 带字库, 用于显示分拣结果, 包括币种、数量等信息。总电路图如2:
随机选择多枚1角、5角、1元硬币测量, 其结果如下:单种硬币测量:每种测量5次, 每次20枚, 共100枚, 准确率100%;混合硬币测量:每种测量5次, 每次20枚, 共100枚, 准确率99%, 优化算法, 可以达到99.9%以上。
4结束语
本文所设计的电子式硬币分拣装置, 摒弃传统的手工硬币分拣或机械式分拣, 结合电阻应变压力传感器、24位AD转换器、步进电机、电磁铁等结构实现电子分拣硬币, 具有体积小, 识别速度快, 识别率高等优点。同时具有分拣结果LCD显示、语音播报等实用功能, 具有一定的市场应用前景。
参考文献
[1]张毅刚.单片机原理及接口技术[M].北京:人民邮电出版社, 2011.
[2]单成祥.传感器理论设计基础及其应用[M].北京:国防工业出版社, 2010.
介绍一种简易气密封检测装置 篇9
关键词：负压,正压,气动系统,设计应用,气缸,气密封装置
0 引言
气密封性是考核武器装备能否长期存储的重要指标之一, 如果发生泄漏将对装备内部的气氛造成污染并导致装备存贮时间大大缩短, 严重的将导致产品失效。随着弹药产品对安全性保证的不断提高, 快速、可靠地检测全备弹显得十分重要。传统的气泡法和水银法测试产品的密封性, 需要人工观察, 只能给出定性的判断, 在大批量的产品测试过程中效率和准确性有待提高, 近年来研制差压式干空气法检漏技术测试产品的气密封性, 取得较大进展, 但不适合该产品使用。根据被检测产品性能要求, 结合该产品的检测实际, 自行设计、制作了一种经济实用、优质、高效、安全的气密封检测装置, 即在压力-40 k Pa、保压50 s条件下, 做无损气密封检测, 检验被测试产品是否漏气。
1 气密封检测装置设计方案
负压即所说的真空度, 正常环境为常压, 低于常压的气体压力状态称之为负压。将密封容器内的气体抽走40%, 剩下60%, 与外界大气压力差为100× (1-0.6) =40 k Pa (即它的负压值为-40 k Pa) , 在常用的负压表指示为-20k Pa (假设当地大气压为100 k Pa) 。该设计方案依据这个原理将定量常压气体扩充来产生负压。
因被测产品属易燃易爆品, 所以不易实现电控, 而是采用手动控制。该气密封检测装置是由机械机构和气动系统组成, 机械机构完成调压功能, 气动部分提供动力, 两者共同完成产品气密封检测功能。
2 气密封检测装置的机械结构
气密封检测装置的结构简图如图1所示。该气密封检测装置检测过程:由调节机构6调整密封容器4的大小, 把被测产品放入密封容器4内, 用压紧气缸2压紧密封盖, 调压气缸5带动密封容器4的活塞右移, 保压50 s, 观察指示表, 与测试前调整好的压力对比, 确定是否漏气。
1.机架2.压紧气缸3.密封盖4.密封容器5.调压气缸6.调节机构
1.气压源2.截止阀3.空气过滤组合 (气动三联件) 4, 5, 9, 10, 11, 12, 23, 24, 25, 26.消声器6, 7.二位三通换向阀8.延时阀13, 14.二位五通换向阀15, 16, 17, 18.单向调速阀19, 20, 21, 22.快速排气阀27.压紧气缸28.调压气缸
3 气压系统图及工作原理
气密封检测装置的气动系统如图2所示。按下二位三通换向阀6按钮, 使其左位, 控制气压使二位五通换向阀13左位, 气压经单向调速阀15、快速排气阀19至压紧气缸27左腔, 驱动活塞右行, 活塞杆向右伸出, 推动密封盖, 压紧密封容器;同时, 控制气压经延时阀8延时后, 接通控制压力, 使二位五通换向阀14左位, 气压经单向调速阀17、快速排气阀21至调压气缸28左腔, 驱动活塞右行, 活塞杆退回, 带动密封容器活塞右行, 完成定量容器扩容, 即检测结束。
同理, 按下二位三通换向阀7按钮, 使其左位, 控制气压使二位五通换向阀13右位, 气压经单向调速阀16、快速排气阀20至压紧气缸27右腔, 驱动活塞左行, 活塞杆退回, 密封容器打开;同时, 控制气压使二位五通换向阀14右位, 气压经单向调速阀18、快速排气阀22至调压气缸28右腔, 驱动活塞左行, 活塞杆向左伸出, 推动密封容器活塞, 恢复密封容器定量大小。
4 气密封检测装置操作步骤
通过调节机构调整调压气缸28行程, 来选择合适的正压或负压值。接通气源, 由换向阀换向来实现调压气缸活塞左右移动, 使得密封容器定量空间增大或减小, 产生负压或正压。假设已调整好定量密封容器, 操作步骤:1) 接通气源, 按下打开按钮, 打开密封盖, 同时调压气缸活塞左移到底。2) 被试产品装入试验容器。3) 按下关闭按钮, 压紧气缸关闭密封容器密封盖, 同时调压气缸活塞右移到底。4) 保压50 s, 注意观察负压表示值。在保压期间, 如负压表示值高于所设定的示值, 就能直观地判断该检测产品不密封即漏气。5) 按下打开按钮, 打开密封盖, 从试验容器取出被试产品。
5 气密封检测装置性能特点
1) 结构简单, 操作简便。2) 手动操作, 换向平稳、可靠, 精密气动元件, 密封性能牢靠, 使用寿命长。3) 指针指示, 即时准确。4) 节省空间, 节省动力, 降低成本。5) 改善劳动条件, 显著提高了劳动生产率。6) 较易实现正压与负压之间的相互转换。
6 结论
根据设计, 完全满足了适用性、可靠性的要求。测试结果表明:该系统安全可靠, 性能指标达到规定设计要求, 成功地解决了适用性、安全性等一系列应用中常见问题, 该系统拥有诸多优点, 完全可以在其他军用或民用正压或负压试验中推广应用。
参考文献
[1]姜佩东.液压与气动技术[M].北京:高等教育出版社, 2005.
[2]张群生.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社, 2003.
[3]左健民.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社, 2005.
[4]路甬祥.液压与气压技术手册[M].北京:机械工业出版社, 2003.