Средства измерения перемещений и скорости. Принципы действия, конструкции, характеристики.

Такие измерения применяются в основном в дискретных производствах, производствах, использующих перемещение рабочего органа или заготовки и т.д. В качестве измерительных преобразователей перемещений и размеров используют устройства, характеристики которых изменяются при изменении их линейных размеров или относительного положения элементов. В зависимости от вида статической характеристики различают дискретные и непрерывные преобразователи.

Дискретные преобразователи имеют релейную статическую характеристику.При достижении измеряемой величиной значения Хср выходная величина скачкообразно изменяется от 0 до максимального значения Ymax. При дальнейшем увеличении входной величины (перемещения) выходная величина не изменяется. При уменьшении входной величины выходная уменьшается до 0 при другом значении Хот, которое всегда меньше Хср. Дискретные преобразователи характеризуются коэффициентом возврата К=Хот /Хср <1.Они могут быть контактными и бесконтактными.

Контактные представляют собой механический выключатель, замыкающий или размыкающий электрическую цепь.

Достоинства

 простота конструкции и низкая стоимость,

 питание от постоянного и переменного тока.

Недостатки:

 невысокая надежность,

 искрение при срабатывании,

 наличие непосредственного контакта с объектом,

 невысокая точность и значительный гистерезис.

Применяются как сигнализаторы максимальных перемещений, концевые выключатели.

Бесконтактные – оптические, емкостные, индуктивные.

Достоинства:

 нет контакта с объектом, малые габариты, высокие надежность и точность, К≈1.

Недостатки:

 сложность конструкции и более высокая стоимость, малые коммутируемые токи.

Непрерывные преобразователи. В них выходная величина изменяется непрерывно при изменении входной величины. Статическая характеристика может быть линейной или нелинейной. По принципу действия различают резистивные, емкостные, индукционные.

Принцип действия резистивных преобразователей основан на зависимости электрического сопротивления ЧЭ от положения подвижного элемента (контакта). ЧЭ представляет собой каркас, на который намотана проволока. В электрическую цепь ЧЭ чаще всего включаются как делитель напряжения.

Статическая характеристика преобразователя имеет вид:

Степень нелинейности статической характеристики определяется соотношением сопротивлений датчика и нагрузки. Дляобеспечения линейности уменьшают сопротивление датчика (но это приводит к увеличению его потребляемой мощности) или используют каркас специального профиля.

Достоинства:

 простота конструкции и низкая стоимость,

 некритичность к выбору питающего напряжения и мощный выходной сигнал,

 возможность получения статической характеристики любого вида путем изменения профиля каркаса.

Недостатки:

 наличие подвижного контакта, что приводит к искрению, а также изменению характеристики вследствие истирания.

 наличие дополнительного переходного сопротивления.

Индуктивные преобразователи. Принцип действия основан на зависимости индуктивностиЧЭ от геометрических характеристик (воздушного зазора, расстояния между витками) или свойств магнитопровода.

При подключении датчика к источнику переменного тока в цепи протекает ток. Магнитное сопротивление будет резко возрастать с увеличением зазора δ;, индуктивность – уменьшаться, а ток в цепи – увеличиваться.Статическая характеристика нелинейна и используется участок, который можно считать линейным.Чувствительность датчика зависит от частоты питающего напряжения.

Используются для контроля толщины немагнитных покрытий.