Контактные преобразователи

Контактными называются измерительные преобразователи, в которых измеряемое механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью. Таким образом, естественной входной величиной контактных преобразователей является пространственное перемещение.

Простейший контактный преобразователь является однопредельным и имеет одну пару контактов (рис.3.1а), замыкание которых происходит в функции измеряемого перемещения, например изменения размера изделия 1. При увеличении размера изделия переместится шток 2, и укрепленный на нем контактирующий элемент 3 войдет в соприкосновение с контактом 4. При этом активное сопротивление между контактами 3 и 4 изменится от бесконечности до малой величины, определяемой значением контактного сопротивления.

При контроле размеров чаще всего используются двухпредельные контактные преобразователи с двумя парами контактов (рис.3.1б). Встречаются конструкции многопредельных преобразователей с несколькими парами контактов (рис.3.1в); контакты могут быть расположены как с обеих сторон контактирующего элемента, так и с одной его стороны.

Контактные преобразователи могут работать либо на замыкание (или размыкание) всей цепи, либо на замыкание (размыкание) участка цепи (рис.3.1г).

Рисунок 3.1 Основные типы контактных преобразователей

 

Конструктивно измерительный шток закрепляют на плоских пружинах (рис.3.2а) или помещают в цилиндрические направляющие (рис.3.2б). С точки зрения точности работы преобразователя оба способа закрепления щитка равноценны, однако при применении цилиндрических направляющих требуется защита от загрязнения и создание дополнительного устройства, предотвращающего поворот щитка.

 

Рисок 3.2 Способы крепления штока контактного преобразователя

Для повышения чувствительности преобразователя и облегчения настройки неподвижных контактов часто применяют рычажную передачу, увеличивающую перемещение контактирующего элемента по сравнению с перемещением штока преобразователя. Крепление рычага целесообразнее всего осуществлять на крестообразно расположенных плоских пружинах (рис.3.2б). При таком креплении отсутствует сухое трение. Ось вращения рычага проходит по линии пересечения пружин.

Контакты в преобразователях обычно имеют сферическую поверхность (часто один из контактов – плоский). У подобных контактов контактная точка образуется близко к центральной точке сферической поверхности контакта и по мере износа превращается в небольшую площадку круглой формы.

Контакты являются наиболее ответственной частью преобразователя. Материал, конструкция и выполнение контактов, а также режим их работы, определяют как точность, так и надежность и стабильность работы преобразователя во времени. Особенно опасен для контактов такой режим работы, при котором между контактами возникает электрическая дуга. Дуга может появиться при размыкании контактов или пробое (при их сближении), если ток и напряжение между контактами больше некоторых значений I₀ и U₀, определенных для каждого из контактных материалов.

Например, для серебра и меди значения I₀ и U₀ равны примерно 0.4А и 13В соответственно, для платины и вольфрама 0.9А и 17В, а для сплава платины и иридия 0.74А и 20В. Если ток между контактами меньше тока I₀, то возникает искра. Для уменьшения мощности искры или дуги применяют цепи искрогашения, например, шунтируют контактный промежуток цепью из последовательно соединенных конденсатора и активного сопротивления (рис. 3.1а).

В результате образования дуги (или искры) между контактами происходит износ контактов (эрозия). Однако эрозия возможна и при отсутствии дуги или искры. При весьма малых расстояниях между контактами (меньших длины свободного пробега электрона) между ними создается электрическое поле значительного градиента (при напряжении 10В и расстоянии между контактами 1мкм градиент поля равен 10000В/мм). Электроны, вырываемые из «катода» этим полем, бомбардируют «анод», разрыхляют его, вследствие чего ионы анода переносятся на катод; на катоде образуется выступ, а на аноде – углубление. При медленном размыкании контактов наблюдается возникновение металлических мостиков из материала анода.  

Разрушение контактной поверхности может произойти также вследствие коррозии, т.е. образования оксидных, сульфидных и других пленок на контактах. В частности, образованию коррозии способствуют химические реагенты, выделяющиеся из некоторых изоляционных материалов. Так, при применении в конструкции преобразователя деталей из резины и эбонита, содержащих серу и сернистые соединения, происходит коррозия серебряных контактов. При применении деталей из текстолита и гетинакса, содержащих свободный фенол, возникает коррозия контактов из вольфрама. Поэтому следует критически относиться к выбору изоляционных материалов, используемых в преобразователе, отдавая предпочтение керамике.

Уменьшения влияния эрозии можно добиться соответствующим выбором материала контактов, расстояния между ними и электрических параметров цепи, замыкаемой контактами.        

Во избежание образования дуги или искры мощность, разрываемой контактами, не должна превосходить 100-150 мВт. Поэтому при применении в качестве сигнального, измерительного или исполнительного элемента устройств, потребляющих мощность меньше 100-150 мВт, их можно включать непосредственно в цепь контактов преобразователя. Если же эти элементы потребляют большую мощность, то их включают через усилители (релейные, полупроводниковые, ламповые и др.).

 

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться: