Мета роботи. Мета роботи полягає в практичному ознайомленні з основними конструктивними елементами електромеханічного вимірювального механізму ОЗВ

Мета роботи полягає в практичному ознайомленні з основними конструктивними елементами електромеханічного вимірювального механізму ОЗВ.

5.2. Основні положення

Не зважаючи на різні принципи побудови приладів та фізичні явища, що використовуються в тому чи іншому електромеханічному вимірювальному механізмі, його конструкція має спільні основні елементи. До їх числа відносяться:

- відліковий пристрій;

- пристрій по створенню обертаючого моменту;

- пристрій по створенню протидіючого моменту;

- пристрій по створенню заспокоючого моменту;

- опорний пристрій.

Відлікові пристрої (рос. - отсчетные устройства)

Для забезпечення визначення числового значення вимірюваної величини прилад повинен бути оснащений відліковим пристроєм, тобто сукупністю елементів, або вузлом, що подає сигнал візуальної інформації. Відліковий пристрій призначений для візуального зняття показів приладу і покликаний забезпечити максимально зручний та швидкий відлік показів із заданою точністю. Як правило, відліковий пристрій складається зі шкали та вказівника.

Вказівник – частина чи елемент відлікового пристрою (у вигляді стрілки або променя), який відносно позначок шкали визначає показ приладу. Вказівник жорстко пов'язаний з рухомою частиною вимірювального механізму, який виконує перетворення вимірювальної величини в кутове переміщення рухомої частини, а значить, і вказівника.

У вимірювальному механізмі виникає обертаючий момент, під дією якого викону­ється поворот рухомої частини механізму. Значення обертаючого моменту функціонально пов'язане з вимірюваною величиною. Для того, щоб забезпечити однозначний зв'язок між кутом повороту рухомої частини і значенням вимірюваної величини, у вимірювальному механізмі створюється протидіючий момент, що пропорційний куту повороту рухомої частини.

Характер руху рухомої частини, а, значить, і вказівника до стійкого положення визначає швидкодію приладу. Тому електромеханічні вимірювальні механізми часто мають у своєму складі пристрої по створенню заспокоючого моменту.

Шкали

Шкала – частина відлікового пристрою у вигляді впорядкованої сукупності позначок разом із пов'язаною з нею певною послідовністю чисел.

Позначка шкали – риска або інший знак на шкалі, що відповідають одному або декільком значенням вимірюваної величини.

Поділка шкали – частина шкали між двома сусідніми позначками шкали.

Основа, на яку нанесена шкала, називається циферблатом.

Вказівник переміщується відносно шкали, і цим відзначає поділку шкали, що відповідає значенню вимірюваної величини. Розроблено прилади з обертовими шкалами і нерухомим вказівником. Це дозволило створити малогабаритні прилади з великою довжиною шкали. Конструкції, розміри шкали і стрілки приладу залежать насамперед від класу точності приладу.

Значення вимірюваної приладом величини х відраховує­ться по позначках шкали, що показують залежність між кутом a відхилення рухомої частини приладу і величиною х. Ця залежність, виражена аналітично рівнянням a = f(x) або графічно у вигляді кривої в координатах a -х, називається характеристикою шкали (рис. 5.1). Перша похідна від характеристики шкали називається чутливістю приладу.

Якщо чутливість постійна, то характеристика шкали являє собою пряму лінію. При рівномірній шкалі абсолютна похибка в одиницях вимірюваної величини і точність відлі­ку однакові по всій шкалі. Тому звичайно прагнуть одержа­ти рівномірну шкалу, для чого застосовують різноманітні конструктивні заходи, у тому числі спеціальні перетворювачі. Проте далеко не завжди вдається зробити шкалу приладу рівномірною, а в ряді випадків нерівномірна шкала є навідь більш доцільною. Нерівномір­ні квадратичні шкали доцільні в приладах кількома границями, значення яких співвіднося­ться як 1:2; 1:3. У таких приладах більшість значень вимірюваної величини може бути визначена на ділянці шкали зі збільшеною чутливістю, із широкими поділками. В деяких випадках необхідно забезпечити сталість відносної похибки при вимірюванні величин, що змінюються в межах двох - трьох десяткових порядків. Ця задача вирішується застосуван­ням логарифмічної шкали, яка має нерівномірні поділки, широкі на початку шкали і все більш щільні в міру наближення до її кінця.

Ціна поділки – це число одиниць вимірюваної величини, що відповідає одній поділці шкали. Як показує досвід, відлік є більш зручним, якщо ціна по­ділки в одиницях вимірюваної величи­ни кратна цифрам 1; 2 або 5. При ціні поділки, рівній, наприклад трьом, точний відлік ускладнений. Тому саме вказані числа унормо­вані стандартами.

Вказівники

У приладах вказівником є частіше всього металева, скляна стрілка, або світловий промінь. Форма вказівників визначається заданою точністю приладів та умовами відліку. Вказівник повинен легко розрізнятись від цифр і знаків шкали. В точних переносних приладах класів 0,1; 0,2 і 0,5 застосовуються ножовидні та рід­ше - ниткоподібні кінці стрілок (рис.5.3). Товщина ножа стрілок дорі­внює звичайно 0,1-0,15 мм.

В щитових приладах для зручності зняття відліку з більш значної відстані (1…2 м і більше) кінці стрілок мають потовщену форму - списоподібну конусну, подовжену, прямокутну, стрижнеподібну (рис. 5.4). Списоподібна і стрижнеподібна стрілки застосовуються в тих випадках, коли необхідно сполучити можливість більш точного відліку поблизу і менш точного на більшій відстані. Кінець стрілки повинен перекривати від 0,25 до 1,5 самої короткої з позначок шкали. Стрілка є найвідповідальнішою деталлю приладу; до неї висуваються дві суперечливі вимоги: максимальна жорсткість і мінімальна вага. Конструкція стрілки повинна забезпечити незмінність її форми, відсут­ність деформацій при роботі у важких умовах (удар об упор при перевантаженні, вібрації.), тому що деформація вказівника викликає похибку показів приладу. Вказівник пови­нен мати велику жорсткість і достатній момент опору для зменшення прогину при ударі об упор і від дії власної ваги.

З іншого боку, до вказівника висуваються вимоги мі­німальної ваги і мінімального моменту інерції. Для кращого задоволення зазначених двох основних вимог поперечному перетину вказівника надають різні складні форми (рис.5.5). Найпоширеніший матеріал для вказівників - дюралюміній.

При повороті рухомої частини приладу і вказівника за граничні позначки шкали можливі ушкодження рухомої частини вказівника. Для запобігання виходу приладузладу по зазначеній причині в приладі встановлюються упори або обмежники.

Стрілка повинна добре протистояти ударам об упор при можливих переванта­жен­нях, що досягають значень 10-20-кратних номінальним. Щоб зменшити деформацію стрілки при ударі об упор, необхідно упор робити з міні­ма­льною жорсткістю, щоб він поглинав більшу частину енергії удару. Для цього упору на­дається така форма, щоб йо­го матеріал працював на згин (рис. 5.6).

Застосування світлового променя в якості покажчика дає конструктору ряд можли­востей для подальшого поліпшення приладу, дає можливість збільшити чутливість прила­ду. При одноразовому відбитку променя від рухливого дзеркала чутливість збільшується в два рази. Упори або обмежники повинні мати достатню пружність для зм'якшення сили уда­ру вказівника об неї. Упор складається зі стрижня, виготовленого з пружного бронзового або сталевого дроту діаметром 0,1-0,4 мм і втулки (із зовнішнім діаметром 2-3 мм і внут­рішнім 0,5 мм ).

Пристрої для створення протидіючого моменту

Протидіючий момент створюється в електромеханічних вимірювальних приладах, як правило, двома способами – за допомогою протидіючої пружини або розтяжок.

Протидіючі пружини виконуються у вигляді спіралі, виготовленої з пружного матеріалу (олов'яно-цинкової бронзи). Внутрішній кінець спіралі прикріплений до рухомої частини вимірювального механізму, а зовнішній – до нерухомої частини приладу. Обертаючий момент закручує пружину, поки не зрівняється з протидіючим моментом. Часто для створення протидіючого моменту використовують не одну, а дві пружини, які встановлюються з двох боків рухомої частини. У випадку вживання двох спіральних пружин вони використовуються також для підводу струму до рамки рухомої частини механізму.

Розтяжки - металічні стрічки шириною від 0,08 мм до 0,35 мм і товщиною 0,01...0,04 мм. Матеріал для виготовлення розтяжок - різні види бронзи, платини, а також кобальт-нікель-хромові сплави. Звичайно використовують дві розтяжки, які закріплюються з двох боків рухомої частини. Таким чином, розтяжки не тільки створюють протидіючий момент, а й фіксують рухому частину. При використанні розтяжок немає необхідності в спеціальних опорних пристроях (керн, підп'ятник). Для регулювання початкового (нульового) положення рухомої частини вимірювального механізму використовують коректор.

Пристрої для створення заспокоючого моменту

Для одержання необхідного часу заспокоєння в вимірювальних механізмах є спеціальний конструктивний елемент - заспокоювач, що створює момент заспокоєння, величина якого пропорційна швидкості обертання рухомої частини. В електромеханічних приладах застосовуються повітряні, магнітоіндукційні та рідинні заспокоювачі.

Повітряні або крильчаті заспокоювачі складаються з (рис. 5.7, а)плоского алюмінієвого крила 1, камери 2 і кришки 3. Крило жорстко закріплене на осі рухомої частини і при обертанні останньої переміщується в закритій камері, долаючи зустрічний потік повітря. Між крилом і стінками камери є зазори (близько 0,3 - 0,5 мм), через них і відбувається переміщення повітря з однієї частини камери в іншу. Такі заспокоювачі застосовуються в тих приладах, у якихнебажано вводити магнітне поле, наприклад, в переносних електромагнітних і електродинамічних приладах.

В магнітоіндукційних заспокоювачах (рис. 5.7, б) момент заспокоєння створюється за рахунок взаємодії магнітного потоку постійного магніту 1 з вихровими струмами, що індукуються в секторі 2 заспокоювача або каркасі рамки при їхньому русі в магнітному полі магніту.

Рис.5.7. Заспокоювачі: а - повітряний; б - магнітоіндукційний