Próbnik do poboru próbek atmosferycznych - opracowanie

    Praca inżynierska    Marek Kamiński    kierunek studiów:  fizyka techniczna  specjalność:  fizyka środowiska      Wykonanie oraz przetestowanie  automatycznego próbnika do poboru próbek  atmosferycznych      Opiekun: dr inż. Mirosław Zimnoch                              Kraków, styczeń 2009    ~ 2 ~    Oświadczam, świadomy odpowiedzialności karnej za poświadczenie nieprawdy, że niniejszą  pracę dyplomową wykonałem osobiście i samodzielnie i nie korzystałem ze źródeł innych  niż wymienione w pracy.                                                                                              ~ 3 ~    Merytoryczna ocena pracy przez opiekuna:                                            Koocowa ocena pracy przez opiekuna:………………………………………………………….  Data:………………………………..…...…….. Podpis:………………………..………………………..    Merytoryczna ocena pracy przez recenzenta:                                             Koocowa ocena pracy przez recenzenta:………………………………………………………….  Data:………………………………..…...…….. Podpis:………………………..………………………..  ~ 4 ~              Skala ocen: (6.0 - celująca), 5.0 – bardzo dobra, 4.5 – plus dobra, 4.0 - dobra, 3.5 – plus dostateczna, 3.0 – dostateczna, 2.0 - niedostateczna   Spis treści     1. Wstęp. ................................................................................................ 5  2. Ogólne działanie. ............................................................................... 6  3. Budowa i elementy automatycznego Próbnika. ............................... 7  3.1. Układ pneumatyczny. .................................................................. 7  3.1.1.Zawór automatyczny dwudrożny ........................................ 7  3.1.2.Pompka. ............................................................................... 9  3.1.3.Gniazdo mocujące. ............................................................ 10  3.2. Układ elektroniczny. .................................................................. 11  3.2.1.Czujnik ciśnienia. ................................................................ 11  3.2.2.Układ sterujący. ................................................................. 13  4. Program sterujący. ........................................................................... 15  5. Testy. ................................................................................................ 16 

(…)

…
Semiconductor został zamontowany w celu mierzenia ciśnienia wewnątrz układu.
Rys. 9. Wygląd zewnętrzny czujnika ciśnienia.
Źródło: Specyfikacja czujnika MPXH6300A rev3, 05/2005[3]
Czujnik ten zasilany jest napięciem 5,1±0,36 V DC. Napięcie wyjściowe w zakresie od 0,3
do 4,9 V odpowiada ciśnieniu od 20 do 304kPa (3,0 do 42 psi). Funkcja przejścia z
ciśnienia na napięcie wyjściowe to:
gdzie
- napięcie wyjściowe.
- napięcie zasilające (
- ciśnienie absolutne [kPa]
- niepewność
k- współczynnik temperatury (dla temperatury od 0 do 85ºC równy 1)
Dane uzyskane z [3].
~ 11 ~
Rys. 10. Zależność napięcia wyjściowego[V] od ciśnienia [kPa].
Źródło: Specyfikacja czujnika MPXH6300A rev3, 05/2005[3]
W celu zwiększenia odporności na warunki zewnętrzne oraz uszkodzenia
mechaniczne czujnik po przylutowaniu kabli został zalany…
…
Semiconductor został zamontowany w celu mierzenia ciśnienia wewnątrz układu.
Rys. 9. Wygląd zewnętrzny czujnika ciśnienia.
Źródło: Specyfikacja czujnika MPXH6300A rev3, 05/2005[3]
Czujnik ten zasilany jest napięciem 5,1±0,36 V DC. Napięcie wyjściowe w zakresie od 0,3
do 4,9 V odpowiada ciśnieniu od 20 do 304kPa (3,0 do 42 psi). Funkcja przejścia z
ciśnienia na napięcie wyjściowe to:
gdzie
- napięcie wyjściowe.
- napięcie zasilające (
- ciśnienie absolutne [kPa]
- niepewność
k- współczynnik temperatury (dla temperatury od 0 do 85ºC równy 1)
Dane uzyskane z [3].
~ 11 ~
Rys. 10. Zależność napięcia wyjściowego[V] od ciśnienia [kPa].
Źródło: Specyfikacja czujnika MPXH6300A rev3, 05/2005[3]
W celu zwiększenia odporności na warunki zewnętrzne oraz uszkodzenia
mechaniczne czujnik po przylutowaniu kabli został zalany…
… jednego i trzech litrów. Głównie pobór prób wykonuje się na
Kasprowym Wierchu, na Śnieżce oraz w Krakowie. Po pobraniu prób powietrza kuwety
zostają przetransportowane do laboratorium w Krakowie a następnie zmierzone na
chromatografie gazowym. Następnie z prób ekstrahowany jest dwutlenek węgla w celu
zmierzenia jego składu izotopowego na spektrometrze masowym.
Celem mojej pracy inżynierskiej…
… zapewnienia
szczelności.
Rys. 3. Zawór dwudrożny EV210A NC
Źródło: Danfoss, karta katalogowa, Zawór 2/2 drożny bezpośredniego działania typu EV210A NC, rev. 08.2007 [2]
~8~
3.1.2. Pompka
Pompka zasilana jest prądem stałym o napięciu 12V. Maksymalne nadciśnienie
wytwarzane prze pompkę to 1,4 bar [4]. Jest umieszczona
zaraz za zaworem
wejściowym V1 i wymusza obieg powietrza wewnątrz Próbnika. Jak widać…
… co dwie sekundy
zapisując wynik oraz czas pomiaru do pliku tekstowego. Wyniki opracowałem w
programie MS Excel.
Mierzyłem czas płukania w dwóch konfiguracjach. Pierwsza
polegała na założeniu dwóch kuwet jednolitrowych, druga na założeniu kuwety litrowej
oraz trzylitrowej w szeregu. Schemat podłączenia butli z powietrzem syntetycznym oraz
standardem IZA-3 wyglądał następująco (Rys. 19, Rys. 20):
Rys.19. Schemat…
… zapewnienia
szczelności.
Rys. 3. Zawór dwudrożny EV210A NC
Źródło: Danfoss, karta katalogowa, Zawór 2/2 drożny bezpośredniego działania typu EV210A NC, rev. 08.2007 [2]
~8~
3.1.2. Pompka
Pompka zasilana jest prądem stałym o napięciu 12V. Maksymalne nadciśnienie
wytwarzane prze pompkę to 1,4 bar [4]. Jest umieszczona zaraz za zaworem
wejściowym V1 i wymusza obieg powietrza wewnątrz Próbnika. Jak widać…
… się
na sklejce o wymiarach 93 x 73 x 1cm.
3.1. Układ pneumatyczny
3.1.1. Zawór automatyczny dwudrożny
W próbniku użyłem zaworu dwudrożnego EV210A NC firmy Danfoss. Zawór jest
zasilany napięciem stałym 12V i ma moc 5W [1].
 Zakres ciśnienia: 0-30 bar
 Temp. otoczenia: max 50°C
 Temp. medium:
 -10 do +100°C (FKM)
 -30 do +120 °C (EPDN)
FKM oraz EPDN jest to materiał z jakiego wykonana jest uszczelka…
... zobacz całą notatkę