Файл: Шульц, Е. Ф. Индуктивные приборы контроля размеров в машиностроении.pdf

в зазоре базовой оправки 10 регулируется путем переме­ щения торсионов 9 в посадочных отверстиях гайками 11.

Технологическая регулировка измерительного уст­ ройства и грубая настройка на размер осуществляются

Р и с. 69 . И зм е р и т е л ь н о е у с т р о й с т в о А Н И Т И М 3 5 1 0 1

микровинтами 2 и 8, которые воздействуют на консоли кронштейнов 12, 16 подвески и вызывают их деформа­ цию, что приводит к смещению осей рычагов 3 и 4. Вра­ щение микровинта 2 может осуществляться при закры­ том кожухе рукояткой 1, которая служит также крыш­ кой, закрывающей отверстие в кожухе. Точная настройка на размер выполняется в электронном блоке. Относительное перемещение измерительных рычагов

112

мания и зрения, а следовательно, и вероятность ошибки возрастают. Учитывая, что погрешность снятия отсчета входит в общую погрешность сортировки, первая не должна превышать 0,1 мкм. При длине шкалы указате­ ля 150 мм величине 0,1 мкм будет соответствовать отрезок шкалы, равный 0,5 мм. При таких требованиях зрение контролера несет весьма ощутимую нагрузку, которая приводит к утомлению и появлению ошибок. Применение цифрового указателя позволяет резко сни­ зить утомляемость контролера и вероятность появления ошибок.

Специфика цифрового прибора для сортировки за­ ключается в следующем. Отсчетные системы цифровых приборов в зависимости от требуемой точности измере­ ния имеют четыре и более значащих цифр. При этом погрешность измерения составляет ± единицу послед­ него знака. В случае сортировки на 30 групп через 1 мкм с точностью ±0,1 мкм при измерении с погрешностью

± единица последнего знака потребовалось бы трех­ значное отсчетное устройство. Десятые доли микромет­ ра, отсчитываемые по последней цифре, только затруд­ няли бы задачу определения номера группы.

Целесообразнее применить двухзначное отсчетное устройство с показом номера группы. Однако погреш­ ность ± единица последнего знака здесь совершенно недопустима. Задача может быть решена применением цифратора, схема которого обеспечит зону неустойчи­ вых показаний на границе двух групп, не превышаю­ щую ±0,1 мкм, т. е. ±0,1 группы.

Вторая особенность цифрового прибора для сорти­ ровки заключается в том, что требуется дискретное преобразование напряжения от датчика с определенной частотой и фазой. Это дает возможность осуществить сравнение измеряемого и компенсационного напряжений на переменном токе и применить в нуль-органе усили­ тель переменного напряжения. Известно, что усилитель переменного напряжения позволяет получать весьма большие усиления при отсутствии дрейфа нуля, что по­ зволяет сравнивать измеряемое и компенсационное напряжения с точностью, недостижимой для обычных цифровых приборов, осуществляющих сравнение, как правило, на постоянном токе.

В АНИТИМ разработана схема цифратора со срав­ нением на переменном токе.

114

Цифратор, приведенный на рис. 70, содержит уси­ литель нуль-органа, фазовый детектор на диодах Д4, Д5 с фильтром С/, RIO, С2. Заторможенный блокинг-гене- ратор на полупроводниковом триоде Т, два одновибра-

<1-126

а

тора МВ1 и МВ2, генератор синусоидального напряже­ ния Г для питания измерительных цепей; набор эталон­ ных резисторов R1—R8, герметизированные магнитоуп­ равляемые контакты — герконы Г1—Г12, катушки уп­ равления которых включены в коллекторные цепи триодов триггеров Т1—Тб, образующих два разряда двоично-десятичного счетчика: дешифраторы ДШ1 и ДШ2, с которых напряжения подаются соответственно

на цифровые лампы единиц Л1 и десятков Л2 и диод­ ную матрицу на диодах Д1—ДЗ.

Цифратор работает следующим образом. После нажатия кнопки «Пуск», срабатывает одновибратор МВ2, который через 5 мс возвращается в исходное со­ стояние. В момент возврата, на эмиттер триода Т подается положительный импульс. Режим триода Т выбран так, что срабатывание ждущего блокинг-генера- тора происходит в момент прихода на его эмиттер поло­ жительного импульса, при условии наличия на базе отрицательного потенциала более 50 мВ. Полярность и величина этого потенциала зависят от модуля и фазы переменного напряжения на вторичной обмотке транс­ форматора Тр4, которые определяются модулем и фазой суммарного напряжения на входе усилителя нульоргана.

Это напряжение складывается из напряжения точной настройки на резисторе R9, напряжения компенсации на вторичной обмотке трансформатора Тр2 и напряже­ ния на вторичной обмотке Тр1, которое зависит от раз­ мера детали. В исходном состоянии триггеры счетчика находятся в нулевом положении, контакты герконов Г1,

ГЗ, Г5, Г7, Г9 и Г11 замкнуты, а Г2, Г4, Гб, Г8, Г10,

Г12 разомкнуты и компенсационное напряжение равно нулю.

Фазы опорного напряжения со вторичной обмотки выходного трансформатора ТрЗ синусоидального гене­ ратора и напряжения с датчика выбраны так, что при размере детали больше нижней границы диапазона из­ мерения потенциал на базе триода Т имеет в исходном положении отрицательный знак. Крутизна характери­ стики датчика составляет 1 мВ/мкм. Коэффициент пере­ дачи схемы от входа усилителя У до базы триода Т таков, что при входном переменном напряжении 1 мВ постоянное напряжение на базе триода будет 0,5 В. Уровень ограничения равен 0,7 В. Из сказанного следует, что если размер детали на 1,4 мкм больше нижней границы диапазона измерения, то потенциал на базе триода отрицателен и равен 0,7 В. Поэтому после прихо­ да импульса на эмиттер блокинг-генератора Т последний срабатывает и выдает импульс, запускающий одновибра­ тор МВ1, который через 5 мс, запускает одновибратор МВ2, который при возвращении в исходное положение вновь запускает ждущий блокинг-генератор Т.

116

В схеме возникает автоколебательный процесс, период которого равен сумме длительностей выдержек обоих одновибраторов, т. е. 10 мс, что соответствует частоте 100 Гц. Частота генератора питания измеритель­ ных цепей 1700 Гц, При таком соотношении частот не возникает трудностей в отфильтровании несущей час­ тоты без появления динамической погрешности. При частоте опроса 100 Гц время измерения не превышает 0,31 с. С применением датчика, работающего на более высоких частотах, например, индуктивного на феррите или емкостного, динамические возможности цифратора могут быть значительно повышены.

С коллектора триода Т импульсы с частотой 100 Гц подаются на вход двоично-десятичного счетчика Т1—Тб. Благодаря включению катушек управления герконов Г1—Г12 в коллекторные цепи триггеров (катушки на схеме не показаны), происходит коммутация эталонных резисторов R1—R8. Величины резисторов и код счетчи­ ка выбраны так, что с каждым импульсом, приходящим на вход счетчика, напряжение на вторичной обмотке трансформатора Тр2 увеличивается на 1 мВ. Так как крутизна характеристики датчика, приведенная ко вто­ ричной обмотке трансформатора Тр1 равна 1 мВ/мкм, величина напряжения одной ступени компенсации соот­ ветствует размеру 1 мкм, т. е. интервалу одной группы. Компенсирующее напряжение вычитается из напряже­ ния индуктивного датчика, поэтому напряжение на вхо­ де усилителя будет уменьшаться с ростом компенсирую­ щего напряжения. Наконец, наступит такой момент, когда напряжение компенсации станет приблизительно равным напряжению индуктивного датчика, напряже­ ние на входе усилителя будет около 1 мВ, а напряжение на диодном ограничителе Д6 станет меньше 0,7 В и ограничение прекратится.

Так как напряжение датчика может принимать бесконечное множество значений, а компенсирующее напряжение изменяется ступенчато, могут встретиться три случая:

1)компенсирующее напряжение меньше напряже­ ния индуктивного датчика (недокомпенсация);

2)компенсирующее напряжение равно напряжению

датчика (компенсация); 3) компенсирующее напряжение больше напряже­

ния датчика (перекомпенсация).

117

Процесс компенсации можно проследить по диаг­ рамме (рис. 71), на которой показаны две параллельные оси напряжений. На них отложены величины напря­ жений датчиков: UK— компенсирующего, £/д — индук­ тивного.

Из диаграммы видно, что равновесное состояние измерительного моста соответствует нижней границе поля допуска. После установки детали на оправку изме­ рительного устройства, на выходе датчика устанавли­ вается определенный уровень напряжения, отмеченный точкой А. При этом вектор разностного напряжения Up, приложенный к точке А, будет направлен на диаграмме

Р и с . 71. Д и а г р а м м а н а п р я ж е н и й б л о к а к ом п ен са ц и и

влево. Этому направлению вектора соответствует отри­ цательное напряжение на базе триода Т и, следователь­ но, рабочее состояние блокинг-генератора. В процессе измерения по мере роста компенсирующего напряжения модуль вектора Uv будет уменьшаться с каждой сту­ пенью на 1 мВ до тех пор, пока колебания в системе прекратятся. В большинстве случаев после прекращения колебаний будет иметь место перекомпенсация. Однако возможна и недокомпенсация. Последняя будет иметь место в том случае, когда размер детали, а следова­ тельно, и напряжение датчика будет попадать в зоны Ь. Эти зоны нечувствительности блокинг-генератора Т име­ ют место, когда напряжение на его базе отрицательно, но меньше 50 мВ. Так как интервалу группы соответ­ ствует напряжение на базе Т, равное 0,5 В, зона нечув­ ствительности составляет одну десятую часть от интер­ вала группы. При попадании напряжения датчика в зоны а, схема безошибочно определит номер группы данной детали. При попадании в зоны Ь деталь будет отнесена к соседней большей группе. Однако погреш­

118