3.11. Пневматические датчики

Основными достоинствами пневматического метода измере­ния линейных размеров, обусловившими его широкое примене­ние в промышленности, являются высокая точность измерения, возможность выполнять измерения бесконтактным способом, возможность одновременного контроля нескольких размеров и совмещения операций контроля с вычислительными операциями (например, контроль суммы или разности размеров). К тому же пневматические измерения легко автоматизировать.

Если воздух под постоянным давлением Н проходит через отверстие f 1 в камеру (рис. 3.11а), а из нее через отверстие f 1 наружу, то давление между двумя отверстиями в камере зави­сит от соотношения размеров площадей поперечных сечений этих двух отверстий. Калиброванное отверстие f 1 называют входным соплом, второе калиброванное отверстие f2-измерительным (или выходным) соплом, а зазор s-измерительным зазором.

Рис. 3.11. Схемы пневматических измерений.

Если против выходного сопла расположить поверхность кон­тролируемой детали, то давление h в камере будет возрастать при приближении этой поверхности к отверстию, а при удалении – уменьшаться, т. е. величина давления h является функцией линейного размера s.

3.12. Датчики, регистрирующие изменение температуры

На рис. 3.12 показана схема датчика, реагирующего на величину темпера­туры (терморегулятор). Датчик состоит из корпуса 1, в котором закреп­лена трубка 9 из материала, имеющего большой коэффициент линейного расширения (например, медь или алюминий). В отверстие трубки вставлен стержень 10, выполненный из материала, имеющий небольшой коэффициент линейного расширения (например, инвар). При повышении температуры длина трубки будет увеличиваться по сравнению с длиной стержня. Это вызовет опускание стержня по отношению к корпусу 1. На верхний конец стержня 10 опирается рычаг 3. Левый конец рычага покоится на ножевой опоре 2. По мере опускания стержня 10 рычаг 3 под действием пружины 4 будет по­ворачиваться. В момент достижения определенной температуры, на которую отрегулирован датчик, винт 5 нажмет на ленточную пружину 7 и разомкнет контакты б и 8.

Рис. 3.12. Устройство датчика измерения температуры

Такого типа датчик используется для поддержания определенной температуры в прессформах (150-250- 500) и может быть использован для других случаев, когда требуется осуществить связь между температурным режимом процесса с общей системой управления. Например, невключение пресса автомата при падении температуры в прессформе ниже допустимой.

Датчики, реагирующие на изменение температуры, могут быть выпол­нены и на другом принципе. Например, с термопарой для высоких темпера­тур или с термометром сопротивления для измерения температур с более высокой точностью.

3.13. Манометрические датчики

Принципиальная схема манометрического датчика показана на рисунке 3.13. В камеру 1 поступает воздух со стабилизирован­ным давлением Н. Проходя через два сопла 2 и 3, воздух вы­ходит в зазор Z между торцом сопла и деталью. В полости 4 устанавливается давление h=f(Z). Полости 1 и 4 соединены водяным манометром 5. Перепад давлений равен.

(3.13)

Он отсчитывается по шкале 6 и служит для косвенного измерения размера детали.

Статической характеристикой датчика называется зависимость между выходной и входной величинами. Для манометрического датчика входной величиной является размер детали (точнее, зазор Z), выходной–перепад давлений 1(рис. 3.13).

Рис. 3.13. Схема манометрического датчика

Рис. 3.14. Статическая характеристика манометрического датчика

Следовательно, - статической характеристикой датчика является зависимость L=f(Z). С увеличением Z экранирующее действие детали уменьшается, расход воздуха G через сопло растет, давление в камере и передает, поэтому величина L увеличивается.

При Z > d / 4 деталь не является препят­ствием для истечения воздуха, расход становится постоянным и не зависит от Z. Из рис. 3.13 видно, что характеристика нелинейна. При измерениях используют либо часть характеристи­ки, имеющую приближенно линейный участок, либо нелинейную шкалу 6 (рис. 13.5).

По графику (рис. 3.14) можно определить коэффициент усиления

, (3.14) характеризующий чувствительность датчика. Он показывает, насколько изменяется выходная ве­личина L при изменении входной величины Z на единицу длины.