2. Основи теорії і конструкції вимірювальних приладів прямої дії.

unnamed.pngЕлектромеханічний вимірювальний прилад прямої дії є приладом, в якому положення рухомої частини залежить від значення величини, що вимірюється. В такому приладі відбуваються одне або декілька перетворень сигналу інформації що вимірюється в одному напрямі без застосування зворотного зв'язку. Незалежно від призначення і принципу дії, такі прилади (рис. 2.1) складаються з вимірювального ланцюга ВЛ, вимірювального механізму НВМі відлікового пристрою ВЛ.

Вимірювальний ланцюг — сукупність перетворюючих елементів засобів вимірювань, які забезпечують здійснення всіх перетворень сигналу вимірювальної інформації. У вимірювальному ланцюзі відбувається одне з ряду послідовних перетворень величини х, що вимірюється, у функціонально пов'язану з нею електричну величину у.

Вимірювальний механізм — частина конструкції засобу вимірювань, що складається з елементів, взаємодія яких викликає їх взаємне переміщення. В такому механізмі електромагнітна (або електростатична) енергія, пропорційна величині х, перетвориться в пропорційну механічну енергію переміщення жвавої частини.

Відліковий пристрій — це частина конструкції засобу вимірювань (наприклад, шкала і стрілка), призначена для відліку значень величини, що виміряється.

Загальні вузли і деталі аналогових приладів. Електромеханічні аналогові прилади залежно від призначення і принципу дії мають різні конструкції і типи вимірювальних механізмів. Не дивлячись на конструктивні відмінності приладів, вони мають багато загальних елементів: корпус приладу, нерухому і рухому частини, протидіючі пристрої, заспокоювач, відліковий пристрій, коректор і аретир.

image003.png

Рис. 2.1. Структурна схема електромеханічного приладу безпосередньої оцінки.

 

image005.png

Рис. 2.2. Повітряний заспокоювач: 1– камера; 2 – поршень; 3 – рухома частина прибору.

 

image007.png

Рис. 2.3. Магнітоіндукційний заспокоювач: 1 – постійний магніт; 2 – сердечник; 3 – рухома частина прибору. 

 

Нерухома частина у більшості приладів є котушкою (з магнітопроводом або без магнітопроводу). Деякі прилади мають нерухому частину, яка  виконана у вигляді постійного магніту або провідника (пластини).

Рухома частина приладів виконується у вигляді постійного магніту, котушки або провідника (диска). Для обертання рухомої частини навкруги осі її кріплять в опорах або підвішують на розтяжках або підвісі. Осі і опори можуть бути різних конструкцій залежно від типу і призначення приладу.

Для створення протидіючого моменту більшість приладів забезпечені струмопровідними спіральними або стрічковими пружинами. Особливістю спіральних пружин є майже прямий зв'язок протидіючого моменту що створюється і кута закручування. Завдяки застосуванню розтяжок або підвісів збільшується чутливість приладу і зменшується його власне споживання енергії за рахунок зменшення тертя в механізмі. Протидіючі пристрої виготовляють з пружних металів — олов'яно-цинкової і берилієвої бронзи або платино-срібних і алюмінієвих сплавів.

Заспокоювач необхідний для забезпечення часу заспокоєння рухомої частини приладу. В аналогових приладах застосовують повітряні, магнітоіндукційні або рідинні заспокоювачі.

Повітряний заспокоювач (рис. 2.4) є закритою камерою 1, в якій переміщується легке алюмінієве крило або поршень 2, які сполучені з віссю приладу 3. При переміщенні останній між частинами камери створюється перепад тиску, внаслідок чого відбувається гальмування крила або поршня, яке сприяє заспокоєнню рухомої частини приладу. В сучасних аналогових приладах повітряні заспокоювачі застосовуються рідко.

image009.png

Рис. 2.4. Рідкий заспокоювач: 1 – вісь; 2 – нерухома втулка; 3 – панель; 4 – рідина; 5 – рухома втулка.

 

Магнітоіндукційний заспокоювач (рис 2.4) складається з постійного магніту 1, між полюсами якого переміщується укріплений на нерухомій частині приладу сердечник 2 з немагнітного матеріалу (або коротко замкнутий провідник). При переміщенні рухомої частини приладу 3 в сердечнику (коротко замкнутому провіднику) індуктується струм, який, взаємодіючи з полем постійного магніту, створює заспокійливий момент.

Магнітоіндукційні заспокоювачі прості і зручні в експлуатації. Вони забезпечують краще, ніж повітряні, заспокоєння. Разом з тим застосовувати їх можна тільки в приладах, на магнітні ланцюги яких не впливає додаткове магнітне поле заспокоювача.

Рідинні заспокоювачі використовують в'язкі властивості кремнійорганічних рідин. Заспокоювач складається з двох дисків, один з яких укріплений на жвавій частині приладу, а інший — на нерухомій. В зазорі між дисками (не перевищуючому декількох часток міліметра) за рахунок сил поверхневого натягнення утримується полісилоксанова рідина 4. Заспокоєння рухомого диска відбувається за рахунок в'язкості рідини і через тертя між її шарами. Застосування рідинних заспокоювачів дозволяє зменшити масу і габарити аналогових приладів.

Відліковий пристрій аналогового приладу складається зі шкали (або декількох шкал) і покажчика. Шкала є частиною відлікового пристрою, яка представляє з себе сукупність відміток і проставлених у деяких з них чисел відліку або інших символів, відповідних ряду послідовних значень величини. Характер шкали залежить від виду зв'язку обертаючого моменту з отриманою після перетворення в приладі електричною величиною. Якщо цей зв'язок лінійний, шкала приладу рівномірна, і навпаки, при нелінійному зв'язку шкала нерівномірна (статична, логарифмічна та ін.). Крім того, шкали виконують нульовими або безнульовими, а залежно від розташування нульової відмітки — симетричними і несиметричними, односторонніми  і двосторонніми.

Покажчиком відлікового пристрою є частина його конструкції, положення якої щодо відміток шкали визначає свідчення приладу. Покажчики розділяють на стрілочні, світлові і цифрові індикатори. Стрілочні покажчики виконують у вигляді списа, ножа або нитки. Як світловий покажчик застосовують оптичні пристрої, проектуючи світловий промінь за допомогою системи дзеркал на нерухому шкалу приладу. В інтегруючих аналогових приладах застосовують механічні цифрові індикатори, які є роликовим рахунковим механізмом — лічильник оборотів. Особливістю цифрових індикаторів є об'єктивність відліку, але разом з тим для їх роботи потрібна додаткова енергія, що збільшує власне споживання потужності приладом.

Коректор в аналоговому приладі необхідний для установки покажчика проти нульової відмітки шкали при вимкненому приладі. Зміни температури, залишкові явища в механізмі приладу можуть призвести до зсуву його покажчика з нульової відмітки шкали. Ці чинники усувають коректором, який виконаний у вигляді повідця, пов'язаного з рухомою частиною механізму.

Аретир дозволяє нерухомо закріпити (або закоротить) нерухому частину приладу при його транспортуванні або монтажі.

unnamed.png