Контактные датчики. Основные типы

Контактные датчики —это датчики параметрического типа, у которых изменяется электрическое сопротивление при изменении той или иной механической величины. Они предназначены для преобразования механического перемещения в электрический сигнал. При достижении измеряемой величины определенного значения замыкаются или размыкаются электрические контакты, включенные в те или иные цепи, которые сигнализируют, что перемещение больше или меньше определенной величины.

Контактные датчики широко применяются в системах автоматического контроля и сортировки размеров, а также в системах автоматической сигнализации различных физических величин. Статическая характеристика контактного датчика имеет релейный характер, так как его выходная величина—сопротивление электрической цепи — изменяется скачком.

На рис. 3.1, а изображен простейший контактный датчик с одной парой контактов — однопредельный. Замыкание контактов 1 и 2 происходит в результате изменения размера изделия И. Если размер изделия И увеличится, то измерительный щуп 3 переместится вверх, в результате чего контакты 1 и 2 придут в соприкосновение. При этом активное сопротивление между контактами 1 и 2 изменится от бесконечности до ничтожно.малой величины, определяемой значением контактного сопротивления. Выводы а и б подключаются к сигнальному устройству. Пружинка 4 соединяет измерительный щуп 3 с выводом б.

На рис. 3.1, б изображен двухпредельный контактный датчик с двумя парами контактов, способный реагировать на перемещение щупа в обе стороны от начального («нулевого») положения. Подобные датчики широко используются для автоматического контроля размеров деталей и подсчета количества выпускаемой продукции.

Многопредельный контактный датчик с несколькими парами контактов показан на рис. 3.1, в. Контакты 1, 2', 3' замыкаются последовательно друг за другом в зависимости от размеров деталей. Стрелка измерительного прибора, включенного на выходе датчика покажет три размера.

Иногда контактные датчики могут работать либо на замыкание (или на размыкание) всей цепи, либо на замыкание части одного из сопротивлений резистора R цепи (рис. 3.1, г).

На рис. 3.2 показан контактный датчик —двухпредельный, применяемый в сортировочных автоматах, который должен сигнализировать о поступлении деталей (размер детали l) с размерами, большими или меньшими допускаемых ( l —допуск). Предположим, что.поступает деталь Д меньше допускаемого размера, т.е. меньше l —D l; в этом случае измерительный щуп 3 опустится и нижний неподвижный контакт 1 ' замкнется с подвижным контактом 2, в результате чего загорится неоновая лампочка М (меньше). Если же поступает деталь больше допускаемого размера, т.е. больше l+  l то деталь поднимет измерительный щуп 3 до такого положения, при котором верхний контакт l замкнется с подвижным контактом 2 и загорится неоновая лампочка Б (больше). При нормальных размерах деталей (в пределах допуска) контакты датчика останутся разомкнутыми, неоновые лампочки гореть не будут и автомат определит такую деталь как «годную».

Несмотря на простоту конструкции, такой датчик может контролировать размеры деталей с очень большой точностью — до 1 мкм. Чувствительность датчика будет зависеть только от величины зазора 6 (рис. 3.2).

Следует указать, что сортировочные автоматы выполняются для разделения изделий по размерам на большое число групп — до 30 и более, причем детали могут сортироваться по размерам, отличающимся друг от друга на несколько микрон. Производительность сортировочных автоматов достигает нескольких сотен штук в минуту. Надежность и точность контактных датчиков зависит от мощности, разрываемой контактами датчика, от материала и качества изготовления контактов. Контроль изделия будет тем точнее, чем меньше обгорание контактов, т.е. чем меньше мощность, разрываемая контактами датчиков.

Если контакты включены в цепь обычных ламп накаливания, то точность их работы значительно снижается и надежность ухудшается. Объясняется это тем, что электролампы накаливания потребляют значительный ток и в момент размыкания между контактами образуется искра (дуга), которая приводит к разрушению поверхностей контактов. Иногда для уменьшения мощности искры, или дуги, применяют искрогасительную цепочку, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и разрядного активного сопротивления, которая подключается параллельно контактам (см. штриховую линию на рис. 3.1, а).

Чаще всего для сигнализации вместо обычных ламп накаливания применяют неоновые лампочки (см. рис. 3.2), которые потребляют значительно меньшую мощность, порядка 80—150 мВт (1 — 1,5 мА при напряжении 80—100 В); в результате мощность, разрываемая контактами, будет менее значительной, обгорание контактов уменьшится и контроль изделия станет более точным. Однако более точные результаты измерения можно получить, если включить контактный датчик в сеточную цепь электронного усилителя. В этом случае подвижный контакт датчика подключается в сеточную цепь электронной лампы, которая потребляет весьма малый сеточный ток.

Выбор материала для контактов определяется исходя из контактного давления. Так, для высокочувствительных маломощных контактных датчиков давление на контактах изменяется в пределах от 0,001 до 0,02 Н. Для мощных контактных датчиков усилие колеблется в пределах от 0,5 до 1 Н. При значительных контактных давлениях (1—3,5 Н) контакты выполняются из вольфрама, молибдена или их сплавов, которые обладают большой твердостью и не подвергаются разрушению. При малых контактных давлениях (0,01 — 0,02 Н) контакты изготовляются из платины и золота, которые почти не окисляются в нормальных атмосферных условиях. Однако их износоустойчивость и твердость невелики. При контактных давлениях 0,05—1 Н применяют серебряные контакты. Высокой твердостью и устойчивостью против коррозии обладают контакты из родия. Более подробно выбор материалов для контактов рассматривается в § 12.6.

Итак, достоинствами контактных датчиков являются: простота и дешевизна, простота регулировки чувствительности, возможность работы на постоянном и переменном токе, возможность контролирования размеров деталей с очень высокой точностью (менее 1 мкм).

К недостаткам контактных датчиков относятся: наличие электрической дуги и искрения на контактах, что снижает надежность их работы, возможность получения ложных срабатываний в цепи сигнала при наличии вибраций или резких сотрясений установок.

ГЛАВА IV ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

Дата добавления: 2015-05-09