Электрические и емкостные датчики


Емкостные датчики
Емкостные датчики

Электрические датчики — сильное оружие охотников за микронами. Один из видов электрических датчиков называется индукционным. Он устроен так: на П-образном сердечнике — катушка. На расстоянии 0,5 мм от полюсов сердечника (ножек буквы П) — якорь в виде пластинки из мягкой стали. От нее спускается вниз мерительный штифт. На столике под штифтом — проверяемое изделие. В зависимости от величины отклонения размера изделия меняется толщина воздушного просвета между полюсами сердечника и якорем — пластинкой. Тогда меняется и индуктивность катушки, и сила тока, проходящего по катушке, а шкала электроиндикатора показывает, насколько. Между линейным перемещением мерительного штифта и движением стрелки индикатора существует определенная зависимость — известна цена (в долях миллиметра) одного деления шкалы. Поэтому результат проверки получается в линейных единицах.

Емкостные датчики. Их устройство и работа основаны на свойствах обыкновенного конденсатора. Воздушный конденсатор с неподвижной и подвижной пластинами сделан из алюминия. Подвижная пластина держится на плоской пружине. Изделие подводится под мерительный штифт, который представляет собой ножку подвижной пластины.

Конденсатор имеет определенную емкость. Ее величина зависит от площади пластин и от расстояния между ними. При одной и той же площади пластин емкость меняется вместе с увеличением или уменьшением расстояния между ними. Это происходит, когда под мерительным штифтом проходит изделие с каким-то отклонением от заданного чертежом размера. Шкала прибора с известной ценой деления показывает, как велико отклонение, осталось ли оно в пределах допусков, или вышло из них.

Измерительный прибор с электроконтактным датчиком
Измерительный прибор с электроконтактным датчиком

Измерительный прибор с электроконтактным датчиком. В нем отклонение от заданного размера преобразуется в электрический импульс. Главная часть прибора — электроконтактная головка. Пружина удерживает мерительный шток в нижнем положении. На нем выступ давит на рычаг с контактом. Этот рычаг укреплен в корпусе датчика плоской пружиной. Неподвижные контакты — тоже на плоских пружинах. Их можно передвигать относительно точек закрепления с помощью регулировочных винтов. Просвет между неподвижными контактами служит измерительным диапазоном. Его размер устанавливается по допускам.

Например, проверяется партия небольших роликов. Правильный размер диаметра может измениться в пределах допуска — от 10 до 10,012 мм. Сначала под измерительный штифт подводят набор контрольных плиток или калибр размером 9,999 мм, тогда контактный рычаг отклонится влево от среднего положения. Затем левым регулировочным винтом добиваются соединения неподвижного и подвижного контактов. Замыкается цепь, вспыхивает красная сигнальная лампочка — «брак». После этого убирают набор плиток и под измерительный штифт подводят другой, размером 10,013 мм. Это отклонит контактный рычаг правее среднего положения. А вторым регулировочным винтом осуществляют контакт между правыми неподвижным и подвижным контактами. И еще раз вспыхивает лампочка — «брак». Теперь удаляют из-под штифта второй набор плиток, контактный рычаг занимает свое начальное положение, и прибор готов к работе.

Сигнальные лампочки можно заменить включенными в цепь электромагнитами. Каждый из них командует заслонкой, которая может закрыть проход детали в отделения сортировочного устройства. Это показано на рисунке внизу.

Из вращающегося барабанного магазина ролики скатываются по каналу до уровня столика прибора. Ползун подает нижний ролик под измерительный штифт. В этот момент действует кнопка — она подключает реле к электрической цепи. Ролик проверен. Ползун толкает изделие дальше, подводит его к отверстию сортировочного устройства, куда ролик и скатывается. Ползун возвращается в исходное положение, цикл его работы продолжается.

Схема устройства и работы электронного микрометра
Схема устройства и работы электронного микрометра

Если диаметр в пределах допуска, ролик попадает в отделение «годных». Если ролик «полнее» допустимого, сработает один из электромагнитов, перекроет своей заслонкой путь и направит в отделение для брака, но исправимого (ведь большой диаметр еще можно уменьшить). Если диаметр оказался меньше 10 мм, сработает второй электромагнит. Он тоже перекроет путь и направит изделие в третье отделение — для неисправимого брака. Так осуществляется автоматически не только проверка размеров, но и сортировка. И делается это с высокой степенью точности — до 0,001 мм.

Электронный микрометр. Датчик его — крошечная электронная лампа.

В схеме датчика есть качающийся стержень, который служит рычагом анода. Стрелка гальванометра отмечает номинальный размер изделия. Если фактический размер меньше, стержень качнется вниз, анод «уйдет» от катода, анодный ток уменьшится, стрелка «упадет» влево на соответствующее число делений. А если изделие больше номинального размера, стержень качнется кверху, анод приблизится к катоду, анодный ток возрастет, стрелка скользнет вперед тоже на соответствующее число делений. Прибор настолько чувствителен, что улавливает отклонения в десятые доли микрона.

ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КАМЕРА В ТРУБЕ

Миниатюрная телевизионная камера позволяет проверять внутренние стенки труб, в частности их сварные швы. Диаметр камеры всего 4,7 см, длина — 15 см. Передающая электронная трубка ее — 9 см длиной и 1,5 см в диаметре. В передней части камеры находится оптическая система: зеркало и расположенные по окружности два источника света.

Освещенная лампочками часть внутренней поверхности трубы отражается в зеркале и с него проецируется на оптическую систему. Камера имеет специальные ролики, с помощью которых она может также разворачиваться на некоторый угол в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Управление камерой, конечно, дистанционное. В приемнике изображение увеличивается в 20 раз, что дает возможность обнаружить едва заметные дефекты сварки.

Развивая описанную конструкцию миниатюрной телевизионной установки, инженеры создали телевизионный зонд для исследования буровых скважин. Его опускают в скважину на глубину до 400 м. Телезонд позволяет в деталях рассмотреть стенки буровой скважины, определить размеры и направление трещин в породе, выяснить, чем они заполнены, и т. п. Все это особенно важно при проведении изыскательских работ, связанных со строительством гидротехнических сооружений, туннелей и шахт.