Курсовая работа (т): Методи вимірювання частоти серцевих скорочень

Лічильник імпульсів «УА1», являє собою керуючий автомат, який працює в коді 2-4-4-1 від 0 до 9. Чотири виходи «УА1» передають інформацію на входи блоку «ПК1», який перетворює код лічильника «УА1» в код семи сегментного індикатора, та через ключі «КЛ1», які посилюють струм, запалюють відповідні сегменти індикатора молодшого розряду «ІНе». При переході «УА1» з стану 9 в стан 0, формувач «Ф1» створює активний фронт на лічильник десятків «УА2», який разом з «ПК2», «КЛ2» та «ІНд» цифри десятків ударів серця. Всі блоки цієї вітки аналогічні вітці одиниць. Вітка «УА3», «ПК3», «КЛ3», «ІНс» виводить на індикатор сотні ударів серця та, оскільки верхня границя приладу 399 уд./хв., лічильник «УА3», рахує в діапазоні 0..3, а «ПК3» перетворює тільки коди цифр.

По закінченню 60 секунд блок «Ф.Вимір.» знімає сигнал «Вимірювання» зі входів вентилів «В1», «В2» і тим самим забороняє проходження імпульсів від датчика на вхід лічильника «УА1» і від генератора на вхід дільника. Вимірювання закінчено, лічильники «УА1», «УА2», «УА3» не вимірюють свій стан, а на індикаторах фіксується остання кількість ударів, яке і являється частотою пульсу в ударах за хвилину.[12]

Для наступного вимірювання необхідно знову натиснути кнопку «Скидання», а потім «Старт».[12]

.3 Технічні характеристики пульсометра

В таблиці 2.1 розглянуті технічні характеристики приладу.

Таблиця 2.1 - Технічні характеристики пульсометра

3. РОЗРАХУНОК ТА МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМУ ПРИСТРОЮ

.1 Розрахунок теплового режиму пристрою

Модуль РЕА другого рівня і вище, наприклад блок, являє собою складну систему тіл з безліччю внутрішніх джерел теплоти. Точне аналітичне опис температурних полів всередині блоку неможливо через громіздкість завдання і неточності вихідних даних: потужності джерел теплоти, теплофізичних властивостей матеріалів, розмірів кордонів. Тому при розрахунку теплового режиму блоків РЕА використовують наближені методи аналізу і розрахунку. Метою розрахунку є визначення температур нагрітої зони і середовища поблизу поверхні ЕРЕ, необхідних для оцінки надійності. Рекомендується проводити розрахунок для найбільш критичного елемента, елемента, допустима позитивна температура якого має найменше значення серед усіх елементів, що входять до складу пристрою і утворюють нагріту зону.[14]

В таблиці 3.1 представлені початкові дані до розрахунку теплового режиму.

Таблиця 3.1 - Початкові дані

Етап 1. Визначення температури корпусу.

.Розраховуємо питому поверхневу потужність корпусу блоку

- площа зовнішньої поверхні корпусу блока

м

По графіку ми задаємося перегрівом корпусу блоку в першому наближенні Δtк=30 °С

.Визначаємо коефіцієнт промене випромінювання для зовнішньої . , бокової и нижньої  поверхні корпусу:

де  - степінь чорноти і-ї зовнішньої поверхні корпуса; визначається в залежності від матеріалу із табл. 3.2.

Таблиця 3.2 - Степінь чорноти для заданого матеріалу

.Для визначення температури

розраховуємо число Грасгофа Gr для кожної поверхні корпусу:

де Lonp і - визначальний розмір і-ї поверхні корпусу; βm - коефіцієнт об‘ємного розширення, для газів

;

- прискорення вільного падіння, g = 9,8 м·с -2 ; υm = 16*106 - кінетична в'язкість газу

.Визначаємо число Прандтля Рr

Рr = 0,701

. Знаходимо режим руху газу або рідини, що обтікають кожну поверхню корпусу:

(GrPr)1 = 5,89*10-18

(GrPr)2 = 2,88*10-18

(GrPr)3 = 2,1*10-18

(GrPr)m ≤ 5·102 - режим перехідний до ламінарного;

. Розраховуємо коефіцієнти теплообміну конвекцією для кожної поверхні корпусу блоку

- для ламінарного режиму

. Визначаємо теплову провідність між поверхнями корпусу і оточуючим середовищем :

де , ,  - площі нижньої, бічної і верхньої поверхонь корпусу відповідно;

Зустрічаються блоки РЕА з ребристими поверхнями. В цьому випадку необхідно визначити ефективний коефіцієнт теплообміну ребристої i-тої поверхні, розрахунок проходить як і для радіатора.

. Розраховуємо перегрів корпусу блоку РЕА у другому наближенні

де  . - коефіцієнт, що залежить від коефіцієнта перфорації корпусу блоку . ;  - коефіцієнт, що враховує атмосферний тиск навколишнього середовища

Графіки для визначення коефіцієнтів

 . і

представлені на рис. 4 і 5. Коефіцієнт перфорації визначається як відношення площі перфораційних отворів  до суми площ верхньої і нижньої поверхні корпусу:

. Визначаємо похибку розрахунку

=

Якщо δ ≤ 0,1 то розрахунок можна вважати закінченим. В іншому випадку слід повторити розрахунок температури корпусу для іншого значення , скоригованого в бік  . Розраховуємо температуру корпусу блоку.

На цьому 1-й етап розрахунку теплового режиму блоку РЕА завершується.

Етап 2. Визначення середньо поверхневої температури нагрітої зони.

. Обчислити умовну питому поверхневу потужність нагрітої зони блоку

де  - потужність, що розсіюється в нагрітій зоні. У загальному випадку ,

де - потужність, що розсіюється в елементах, встановлених безпосередньо на корпус блоку; в цьому випадку останній відіграє роль радіатора.

.Знаходимо в першому наближенні перегрів нагрітої зони щодо температури, навколишнього блок середовища

∆tз = 50

. Визначаємо коефіцієнт теплообміну випромінюванням між нижніми  , верхніми  і бічними  поверхнями нагрітої зони і корпусу:

де  - приведена степінь чорноти i-ї поверхні нагрітої зони і корпусу:

де  и  - степінь чорноти і площа i-ї поверхні нагретої зони

Для визначальної температури

і визначального розміру hi знаходимо числа Грасгофа  і Прандтля Рr.

; υm = 23,13*106 ; Рr = 0,688

(GrhPr)1 = 3,09*10-18

(GrhPr)2 = 1,51*10-18

(GrhPr)3 = 1,1*10-18

. Розраховуємо коефіцієнти конвективного теплообміну між нагрітою зоною і корпусом для кожної поверхні:

для нижньої поверхні

для верхньої поверхні

для бічної поверхні

. Визначити теплову провідність між нагрітої зоною і корпусом:

де Кσ - коефіцієнт, що враховує конвективний теплообмін;

. Розраховуємо нагрів нагрітої зони в другому наближенні:

. Визначаємо похибку розрахунку

Якщо δ < 0,1, то розрахунок закінчено. При δ > 0,1 слід повторити розрахунок для скорегованого значення  .

. Розраховуємо температуру нагрітої зони

На цьому 2-й этап розрахунку теплового режиму блока РЕА завершується

Отже, ми провели розрахунок теплового режиму блоку при природному конвективному теплообміні. Розрахунок був проведений в 2 етапи. В 1 етапі ми визначали температуру корпусу, а в 2 етапі ми визначали середню поверхневу температуру нагрітої зони.

.2 Моделювання теплового режиму пристрою

На рисунку 3.1 зображено схему електричну принципову стабілізатора напруги для моделювання.

Рисунок 3.1 - Стабілізатор напруги схема для моделювання

В таблиці 3.3 представлений перелік елементів до схеми стабілізатора напруги.

Таблиця 3.3 - Перелік елементів