Пневмоэлектрические, индуктивные, фотоэлектрические преобразователи. Контрольные приспособления и измерительные установки

Лекция №7.

План:

4.3. Пневмоэлектрические преобразователи.

4.4. Индуктивные преобразователи.

4.5. Фотоэлектрические преобразователи.

4.6. Контрольные приспособления и измерительные установки.

4.3. Пневмоэлектрические преобразователи.

В пневмоэлектрических приборах используют зависимость либо между площадью продольного канала воздухопровода и расходом сжатого воздуха при постоянном давлении (ротаметры), либо между давлением и расходом воздуха (манометры). Преобразователи бывают контактные и бесконтактные. В контактных преобразователях расход воздуха определяется зазором между заслонкой и измерительным соплом. В бесконтактных системах – между соплом и деталью (рис.4.4).

а)                            б)                            в)                              г)

              

Рис. 4.4. Схемы контактных (а,б,в) и бесконтактного (г)

преобразователей

Согласно ГОСТ 14866-76 выпускают ротаметры с измерительными соплами диаметром 1 и 2 мм, ценой деления 0,2-10 мкм, диапазоном измерений от 10 до 160 мм и рабочим давлением 0,07-0,2 МПа. Для манометрических приборов рабочее давление обычно равно 0,005 МПа. Для автоматизации процесса измерения используют сильфонные преобразователи.

Сильфон – тонкостенный, гофрированный металлический баллон, способный значительно изменять свой линейный размер в зависимости от перепада давления внутри и снаружи него. Воздух из сети 1 через разделительные сопла 2 попадает в сильфоны 3 и выходит через зазор между соплом 5 и деталью 6. Для уравновешивания давления в обоих сильфонах винтом 9 устанавливают такой же расход воздуха в сопле 4. При изменении зазора между деталью и соплом 5 нарушается равновесие и один из сильфонов сжимается, а другой растягивается. Рамка 7, перемещаясь, замыкает или размыкает контакты 8. Недостаток –большая инерционность.

4.4. Индуктивные преобразователи

Конструкция индуктивных преобразователей основана на изменении зазора ∆ (рис.4.6,а) между сердечником индуктивной катушки и под-

1 - магистральный воздухопровод    5 - рабочее сопло

2 - разделительные сопла                  6 - контролируемая деталь

3 – сильфон                                                  7 - рамка

4 - регулируемое сопло                     8 - регулируемые электрические контакты

                                                            9 - винт

Рис.4.5. Принципиальная схема сидьфонного

пневмоэлектрического преобразователя.

вижной частью, связанной с измерительным стержнем, либо на изменении от площади их перекрытия s (рис.4.6,б). В основу действия преобразователей положено свойство индуктивных катушек изменять свое индуктивное сопротивление при пропускании переменного тока за счет увеличения ЭДС индукции при помощи сердечника из ферромагнитных материалов. Цена деления индуктивных преобразователей 0,01-50 мкм, диапазон показаний 40-100 делений, частота тока 3-15 кГц. Преимущества индуктивных датчиков – малые габариты, аналоговая форма выдаваемого сигнала, высокое передаточное отношение и широкие возможности по передаче, запоминанию и проведению различного рода математических преобразований и вычислений на ЭВМ. Однако эти приборы сложнее и дороже электроконтактных.

4.6. Фотоэлектрические преобразователи

Действие этих преобразователей основано на изменении сопротивления фотоэлементами при изменении их освещенности. Из выпускаемых промышленностью преобразователей основными являются датчики, работающие за счет уменьшения сечения входного отверстия, перекрываемого заслонкой (рис. 4.7,а), либо за счет изменения угла наклона светочувствительной поверхности (рис. 4.7,б).

1 – корпус 2 – катушка индуктивности 3 – ферромагнитный сердечник 4 – измерительный стержень 5 – пружина

Рис. 4.6. Принципиальная схема индуктивных преобразователей

                  а)                                                         б)

   

1.  Источник света

2.  Фокусирующая линза

3.  Перегородка с входным отверстием

4.  Заслонка с измерительным стержнем

5.  Фотоэлемент (фоторезистор)

6.  Поворотная рамка

7.  Измерительный стержень

Рис. 4.7.  Принципиальная схема фотоэлектрических

преобразователей

Фотоэлектрические преобразователи очень точны, дают цифровую форму выходного сигнала. Однако они очень сложны и дороги, а также требуют тщательной защиты от воздействия окружающей среды.

4.6. Контрольные приспособления и измерительные установки

Контрольными приспособлениями называют специальные средства измерения, представляющие собой сочетание базирующих, зажимных и измерительных устройств. Контрольные приспособления в основном применяют для измерения размеров, отклонений формы и расположения поверхностей детали после обработки. В качестве измерительных устройств используют индикаторы или различного рода преобразователи. Примером может служить приспособление для контроля радиального биения внутренней поверхности тормозного барабана автомобиля (рис.4.8). Барабан 4 устанавливается по коническому отверстию на ось приспособления 3, которая может поворачиваться во втулке 2 (или подшипниках). На корпусе приспособления установлена опора 6 с качалкой 7 и индикатором 8. При повороте барабана изменение расстояния от оси фиксируется индикатором с помощью качалки, которая контактирует с поверхностью барабана.

1.  Корпус 2.  Втулка (подшипник скольжения или качения) 3.  Ось 4.  Тормозной барабан (деталь) 5.  Гайка 6.  Опора 7.  Качалка 8.  Индикатор

Рис. 4.8. Типовое контрольное приспособление для

контроля радиального биения рабочей внутренней цилиндрической

поверхности тормозного барабана

Из приспособлений наибольшее распространение получили в производстве многомерные контрольные приспособления, которые одновременно контролируют несколько размеров проверяемой детали, например диаметр и радиальное биение валика в нескольких сечениях, межцентровое расстояние отверстий в корпусе и параллельность осей и т.д.

Очень часто такие приспособления оснащаются автосигнальными устройствами, указывающими предельное состояние размеров детали.

Настройку приспособлений обычно производят по двум образцовым деталям, изготовленным по минимальным и максимальным размерам. Известны приспособления для одновременного контроля более 50 размеров сложных деталей.

Наряду с контрольными приспособлениями широко используются измерительные установки.

Измерительная установка – это совокупность функционально объединительных  измерений (мер, приборов, преобразователей) и вспомогательных средств. От приспособлений они отличаются размерами, числом контролируемых параметров. Сигналы вырабатываются в основном в числовой форме. Установка может состоять из отдельных блоков, располагаемых в необходимой последовательности на проверяемой поверхности, например, автоколлиматор или лазерная установка для контроля прямолинейности оси.