3.Датчики Холл

Эффект Холла используют также для измерения ряда неэлектрических величин: перемещений, давлений, углов поворота и др.

Принцип работы этого датчика иллюстрирован рис. 6.38.

033

Магнитопровод 1 обхватывает токопровод 2. В зазоре между полюсами магнитопровода 1 установлена пластинка 3магниточувствительного элемента.

От источника опорного напряжения Е₀к точкам а и бприкладывается напряжение.

В пластинке 3появляется ток I₀.

При протекании по токопроводу 2 контролируемого тока I₁ в магнитопроводе возбуждается магнитный поток Ф, проходящий через рабочий воздушный зазор и пересекающий плоскость пластины 3в направлении, перпендикулярном направлению протекания опорного тока I₀.

В результате взаимодействия магнитного потока Ф и тока I₀в пластинке 3образуется электрическое поле, вызывающее разность потенциалов Uxна электродах ви г, представляющую собой ЭДС Холла.

ЭДС Холла определяется по формуле

где Кх — постоянная Холла; В— магнитная индукция в рабочем воздушном зазоре магнитопровода, пропорциональная контролируемому току I₁, и, следовательно, мощности потребленной электродвигателем привода, если I₁- ток ротора.

4. Пьезоэлектрические датчики для определения сил резания

Принципиально отличный от тензометрических другой тип первичных преобразователей для измерения силомоментных характеристик процесса обработки металла основан на использовании пьезоэлектрического эффекта.

Датчики такого типа генерируют электрический сигнал при механическом воздействии на чувствительный элемент, изготовленный из пьезоэлектрика (кварца, титаната бария и пр.), в направлении его полярной электрической оси.

При очень небольших деформациях вследствие смещения заряженных частиц пьезоэлектрика возникает электрический заряд.

Рассмотрим некоторые конструкции фирмы ≪Prometec≫.

Измерительная пластина для определения сил, показанная на рис. 6.40, представляет собой стальную плиту с размещенными в ней четырьмя пьезоэлектрическими элементами.

Пластина может быть установлена на базовой плоскости салазок токарного станка под опорой корпуса инструментальной револьверной головки. Чувствительные к деформациям сжатия пьезоэлементы выступают над поверхностью пластины на величину 10—15 мкм.

034

За счет этого при монтаже обеспечивается необходимый предварительный натяг пьезоэлементов, а измеряемая нагрузка, которая может достигать значительной величины, распределяется равномерно по всей площади стальной плиты. Жесткость станка поэтому снижается незначительно.

В результате пьезоэлементы регистрируют изменение под действием силы толщины стальной плиты, но при этом датчик может фиксировать и такие небольшие нагрузки, как 10 Н.

(1 Н = 0,102 кгс; 1 кН = 1000 Н = 100 кгс; 10 кН = 1 тс; 1 МН = 1000 кН = 100 тс;

1 тс = 0,01 МН; 1000 тс = 10 МН)

Пластины, установленные под револьверной головкой, дают надежную информацию об износе инструмента, позволяют выявлять до 95% его отказов.

Измерительные кольца с пьезоэлектрическими датчиками имеют такие же, как и пластины конструктивные особенности. Они могут устанавливаться в револьверной головке токарного станка с ЧПУ между литым корпусом и неподвижным кольцом или между шпиндельной бабкой и фланцем шпинделя на фрезерных или расточных станках (рис. 6.41).

035

Рис. 6.41. Пример конструкции измерительного кольца и монтажа