Загальні положення

Принцип дії електроконтактних датчиків полягає у перетворенні переміщень вимірювального штока в замикання чи розмикання електричних контактів. Датчики відносяться до групи елементів автоматики, що мають релейну характеристику (безперервний вхідний сигнал – переміщення вимірювального штока перетвориться у релейний вихідний сигнал – замикання і розмикання контактів).

Електричний сигнал використовується для візуальної індикації (світлове табло) або, після підсилення за потужністю, направляється у виконавчі органи автоматичних керуючих пристроїв. Електричні датчики за функціональ­ним призначенням поділяються на дві групи: датчики розмірів – граничні; датчики відхилень розмірів – амплітудні.

Електроконтактні датчики самі по собі не дозволяють реєструвати фактичний розмір чи відхилення розміру контрольованої деталі. Вони видають сигнал тільки при виході контрольованого розміру за встановлені межі.

У багатьох випадках, крім одержання релейного сигналу, виникає необхідність у візуальному спостереженні за контрольованим розміром. Залежно від наявності чи відсутності такої можливості електроконтактні датчики кожної групи поділяються на три підгрупи: безіндикаторні, індикаторні та шкальні.

Безіндикаторні – це звичайні електроконтактні датчики без можливості відліку фактичного значення контрольованого розміру. Ці датчики мають найменші габаритні розміри.

В індикаторних датчиках передбачена можливість установлення індикатора годинникового типу з ціною поділки 1 мкм.

Шкальні датчики є конструктивною комбінацією індикаторних. За габаритними розмірами, вони займають середнє місце між безіндикаторними та індикаторними датчиками положення.

Залежно від схеми передачі переміщення від вимірювального стриж-ня до контактів електроконтактні датчики поділяються на важільні і безважільні.

Важільні електроконтактні датчики дозволяють здійснювати точне настроювання на контрольований розмір, але більш чутливі до впливу зовніш­ніх вібрацій.

Датчики моделі 228 заводу “Калібр” (рис 1.1) відноситься до групи граничних двоконтактних індикаторних датчиків. У схемі датчика є передаточний механізм у вигляді двоплечового важеля. Вимірювальний стрижень 1 несе упор 9, що контактує з контактом 10, який знаходиться на важелі 4 з рухливими контактами 2 і 6. Важіль 4 постійно знаходиться під дією пружини розтягання 8.

Контакт 10 зміщений від осі закріплення важеля на 5,8 мм і утворює мале плече важільної передачі, розмір великого плеча – 29 мм. Верхній 5 і нижній 3 нерухомі контакти – регулюються.

Рис. 1.1 – Схема електроконтактного датчика моделі 228

 

При опусканні вимірювального стрижня 1 упор 9 діє на мале плече важеля, змушуючи його повертатися навколо осі. Якщо розмір контрольованої деталі виявився меншим допустимого, то замикається верхня пара контак­тів. Коли розміри контрольованої деталі знаходяться у межах допуску, то верхні та нижні контакти розімкнуті.

Таким чином, двоконтактні датчики дозволяють сортувати деталі на три групи: брак – “плюс”, брак – “мінус” і придатні. Для спостереження за відхиленням розміру контрольованої деталі від заданого встановлюється індикатор годинникового типу 7. Його вимірювальний наконечник упирається у верхній торець вимірювального стрижня 1.

Похибки датчика, що впливають на результати вимірювань розмірів деталей, носять систематичний і випадковий характер. Випадковою складовою похибкою датчиків є похибка спрацьовування, яку іноді називають нестабіль-ністю замикання.

Похибка спрацьовування характеризує розсіювання положень вимірювального стрижня при багаторазових спрацьовуваннях датчика. Ця похибка – наслідок зміни зазорів у кінематичному ланцюзі датчика і зміни характеристик сил тертя цього ланцюга, випадкового виміру параметрів електричного ланцюга, у яку включений датчик, та інших випадково діючих факторів.

Методика визначення похибки спрацьовування полягає у тому, що при багаторазовому переміщенні вимірювального стрижня датчика щораз ви-значають величину переміщення від якого-небудь умовного нуля (обрана точка відліку) до моменту видачі сигналу при замиканні контактів; оскільки похибка спрацьовування з’являється в результаті дії великої кількості випадкових факторів, то можна припустити, що вона є випадковою величиною, яка підкоряється нормальному закону розподілу (закону Гаусса). При цьому похибка спрацьовування:

 

. (1.1)

 

Середньоквадратичне відхилення:

 

, (1.2)

 

де – кількість вимірів;

– переміщення вимірювального стрижня датчика;

– середнє значення вимірюваного параметра.

Похибка спрацьовування визначається окремо для кожної пари контактів датчика. Систематичною складовою похибки датчика є похибка настрою-вання. Вона характеризується зсувом центра групування розмірів (рис. 1.2), власне випадкових похибок датчика (похибок спрацьовування), стосовно роз-міру (заданого керівникам робіт), на який необхідно настроїти датчик, тобто величиною:

 

, (1.3)

 

Абсолютна величина – частота попадання розмірів у відповідний інтервал.

f

х

6 s