2.1.Основные принципы построения электроконтактных преобразователей.

Электроконтактный преобразователь — это устройство, преобразующее линейное перемещение в электрически дискретный сигнал-команду путем замыкания или размыкания электрических контактов. Для реализации команды прибора на контрольных автоматах, приводящих в действие исполнительные органы, обычно электрический сигнал-команду преобразователя усиливают специальным усилителем, а коммутация внешних выходных электрических цепей осуществляется обычно с помощью электромагнитный реле.

По назначению преобразователи разделяются на предельные, предназначенные для контроля размера детали, и амплитудные, предназначенные для контроля отклонений от правильной геометрической формы.

В предельных преобразователях (рис.1, а) каждому значению размера детали 1 соответствует определенное положение подвижного контакта 7 относительно неподвижных (настраиваемых) контактов 6 и 8. Когда деталь больше максимально допускаемого размера, замкнуты контакты 7 и 6, когда меньше — замыкаются контакты 7 и 8, и, наконец, когда деталь годна, все контакты разомкнуты.

В амплитудных преобразователях (рис. 1, б), где надо исключить влияние самого размера на результаты контроля отклонений детали 1 от правильной геометрической формы, контакт 7 выполнен «плавающим», т.е. он под действием некоторого усилия может перемещаться в направляющей рычага 4.

Рис. 1. Принципиальные схемы электроконтактных преобразователей:

1 – контролируемая деталь; 2 – измерительный стержень; 3 – пружина, создающие измерительное усилие; 4 – рычаг; 5 – пружина, создающая контактное усилие; 6, 8 – неподвижные контакты; 7 – подвижный контакт; 9 – барабан настроечного винта со шкалой.

Отклонение от правильной геометрической формы детали 1 при ее вращении вызовет колебания рычага 4 с подвижным контактом, в то время как сам размер детали может вызвать только перемещения контакта 7 в своей направляющей, не изменяя амплитуды своего колебания. Когда деталь имеет отклонение по форме выше допускаемого, произойдет поочередное замыкание контактов 7 и 6, а затем 8 и 7. Получение двух сигналов исполнительной схемой преобразуется в одну команду — «брак».

Предельные преобразователи в зависимости от числа пар контактов делятся на одно-, двух и многопредельные.

С точки зрения передаточного отношения (передача от измерительного стержня до подвижных контактов) преобразователи можно разделить на безрычажные, у которых передаточное отношение равно 1, и рычажные (рис. 1,а) — с передаточным отношением .

У безрычажных преобразователей износ электрических контактов войдет полностью в результаты контроля, т. е. если этот износ обозначить через , то погрешность таких преобразователей увеличится на .

У рычажных преобразователей, если величину привести к линии измерения, погрешность увеличится только на т. е. рычажный преобразователь менее чувствителен к износу контактов.

Вместе с тем значительное увеличение передаточного отношения приводит к повышению инерционности преобразователя и увеличению измерительного усилия. В существующих рычажных электроконтактных преобразователях передаточное отношение принимается меньше 10. В большинстве случаев К=5.

Наибольшее распространение получили рычажные преобразователи, точность которых выше точности безрычажных.

При выборе передаточного отношения необходимо также учитывать требуемую цену деления барабана настроечного винта. Цена деления барабана i определяется относительно перемещения измерительного стержня.

Для схемы рис. 1, а

(1)

где

t, n — шаг винта и число делений барабана соответственно.

Наиболее часто принимают t =0,5 мм; n= 50 дел.; К = 5, тогда

Точность и стабильность работы преобразователя в значительной степени определяются факторами, относящимися к состоянию его контактов:

а) механическое повреждение контактов;

б) физическое разрушение контактов, или эрозия;

в) химическое разрушение контактов или коррозия.

Механическое повреждение контактов в результате их соударений зависит от твердости материала контактов и от контактного усилия. Значительной твердостью обладают вольфрам и его сплавы. Менее твердыми являются контакты из благородных металлов.

Для преобразователей с малыми передаточными отношениями рекомендуется применять контакты из вольфрама и его сплавов, при больших значениях К для уменьшения измерительного усилия и его перепада необходимо применять контакты из материалов, для которых характерно малое усилие замыкания. Следует отметить, что наиболее интенсивный износ контактов наблюдается в первый период их работы, поэтому рекомендуется новые преобразователи подвергать предварительной обкатке, при которой проводят до 25000 условных срабатываний их контактов.

Эрозия — это разрушение контактов, вызванное электрическим током в процессе их замыкания и размыкания. Эрозия в основном зависит от параметров электрической цепи, в которую включены контакты. Для их защиты от эрозии применяют специальные схемы, которые не допускают искрообразования и предотвращают образование электрической дуги. При этом напряжение на контактах не должно превышать 50В, а сила тока 200 мкА. При таких параметрах питания электрическая дуга на контактах не возникает.

Критерием коррозионной стойкости контактов обычно служит их переходное сопротивление, изменяющееся во времени или с увеличением числа срабатываний. Переходное сопротивление объясняется образованием на поверхности контактов в результате химических процессов пленки, электрическое сопротивление которой и вызывает изменение переходного сопротивления контактной пары, что, в конечном итоге, ведет к изменению усилия замыкания контактной пары, порождающей дополнительную деформацию кинематической цепи преобразователями. При этом возникает дополнительная погрешность контроля.

Наиболее коррозионноустойчивыми являются контакты из благородных металлов.

Значительные электрические нагрузки вызывают износ контактов, поэтому для обеспечения надежности их работы и высокой точности контроля применяют специальные усилители командных сигналов.