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

ной сети через феррорезонансный или электронный ста­ билизатор переменного напряжения. При использовании в такой схеме электромагнитных реле средней мощности (РЭН-20, КДРТ) потребляемая каскадом мощность до­ стигает 3—5 Вт и, являясь однополупериодной нагруз­ кой, ухудшает режим работы стабилизатора (особенно феррорезонансного) и приводит к резкому ухудшению и непостоянству формы кривой стабилизированного напря­ жения. Искаженная форма напряжения питания (из-за несимметрии моста по реактивным сопротивлениям) не позволяет получить нуль на выходе измерительного мос­ та и это напряжение разбаланса ухудшает четкость рабо­ ты электронного реле. Этим обусловливается большая погрешность измерения. Исследования измерительных систем с дифференциальными индуктивными преобразо­ вателями показывают, что изменение высших гармоник в стабилизированном напряжении питания измеритель­ ного моста на ± (1 —2) % вносит погрешность измерения от 0,1 до 0,2 мкм, изменение на ± (3—4) % от 0,4 до 1,0 мкм. В многокомандных устройствах нагрузка за один полупериод может достигать 80% общей нагрузки ста­ билизатора. Кроме того, плавное (и медленное) нараста­ ние анодного (коллекторного) тока около точки баланса измерительного моста не исключает преждевременного срабатывания реле в условиях вибрации станка. Указан­ ные свойства позволяют сделать вывод о целесообразно­ сти использования данной схемы реле только в одноко­ мандных приборах с феррорезонансными стабилизато­ рами.

Для широкого применения в многокомандных прибо­ рах активного контроля, измерительные цепи которых получают питание как от промышленной сети, так и от собственных генераторов повышенной частоты, можно рекомендовать схему (рис. 14) мощного электронного реле постоянного тока и фазочувствителыюго усилителя, управляющего этим реле. Реле постоянного тока пред­ ставляет собой трехкаскадный усилитель постоянного тока (триоды Т2 — Т4), охваченный положительной обратной связью через резистор R4. Выходной каскад реле выполнен на составном триоде (ТЗ, Т4), нагрузкой кото­ рого является электромагнитное реле. Этот каскад может находиться в двух состояниях: полностью закрыт, полно­ стью открыт (насыщение). Скачкообразное изменение коллекторного тока составного триода исключает по­

20

грешность срабатывания реле от вибрации станка. Фазо­ чувствительный усилитель 77 потребляет мощность переменного тока 15—20 мВт и может управлять рабо­ той реле постоянного тока, имеющего нагрузку до 50 Вт.

При одинаковой фазе напряжений Ис и UK триод 77 открывается на время, примерно равное времени поло­ жительного полупериода, конденсатор С заряжается и, когда напряжение его, прикладываемое к цепи базы три­ ода Т2, достигнет величины напряжения порога срабаты­ вания ПСр, реле включится. При снижении напряжения

Рис. 14. Схема электронного реле на транзисторах

положительной полярности на конденсаторе С до величи­ ны напряжения отпускания Потп реле выключится. Ста­ бильность напряжений (порогов) срабатывания Пср и от­ пускания Потп реле, определяемых выражениями:

зависит от стабильности напряжения питания Еп реле. Так как в приборах активного контроля достаточно

иметь стабильным только момент срабатывания реле (момент выдачи команды), а анализ выражения (б) по­ казывает, что порог срабатывания реле определяется па­ раметрами первого каскада, то в предлагаемой схеме стабилизируется только напряжение питания маломощ­ ного каскада реле.

Схема фазочувствительного реле (ток срабатывания реле 0,13 А) испытывалась при управлении усиленным

21

сигналом измерительного моста с дифференциальным индуктивным датчиком для контроля линейных разме­ ров. При общей добротности преобразования до фазо­ чувствительного усилителя, определяемой произведением чувствительности моста (мВ/мкм) на коэффициент уси­ ления предварительного усилителя, и при изменении на­ пряжения питания составного триода реле на ±20% и окружающей температуры от +10 до +50°С, коэффици­ енте усиления 500 мВ/мкм погрешность точки срабаты­ вания реле не превышает ±0,1 мкм. Схема реле проста в наладке, а некоторая ее громоздкость окупается высо­ кой экономичностью и точностью работы в условиях не­ стабильного напряжения сети и температуры окружаю­ щей среды.

5. ГЕНЕРАТОРЫ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Для питания измерительных цепей приборов автома­ тического контроля применяются LC и RC-генераторы синусоидальных колебаний, работающие на фиксирован­ ной частоте. Поэтому основными показателями, по кото­ рым сравниваются и, следовательно, выбираются генера­ торы, являются величина нелинейных искажений, ста­ бильность частоты и амплитуды колебания. В приборах активного контроля широкое применение нашли низко­ частотные генераторы (300—2000 Гц) с полосовыми фильтрами, позволяющие получить низкий уровень нели­ нейных искажений (0,1—0,4%) при нестабильности час­ тоты 1%. В точных измерительных приборах с индуктив­ ными преобразователями, включенными в мост перемен­ ного тока, работающего в неравновесном режиме, приме­ няются низкочастотные генераторы с колебательными LC-контурами, обеспечивающие нелинейные искажения менее 0,1% и сравнительно высокую стабильность часто­

ты -у~ = 0,1 -h 0,5%.

IО

На рис. 15 приведена схема RC-генератора [1] синусо­ идальных колебаний фиксированной частоты f = 1200 Гц, выполненная на транзисторах.

Суммарная полезная мощность в нагрузке составляет не менее 1,5 Вт, при этом мощность, потребляемая от се­ ти, не превышает 6 Вт. Экспериментальная проверка данной схемы для ряда генераторов на частоты от 400 до 2000 Гц и выходную мощность 0,5—2,5 Вт показала, что

22

генераторы устойчиво работают в диапазоне температур от 0 до 65° С. Погрешность выходного напряжения и час­ тоты генераторов в диапазоне от 10 до 55° С не превыша­ ет 1%.

Малая величина температурной нестабильности обес­ печивается только за счет правильного выбора режима работы элементов схемы генератора без применения тем­ пературной компенсации, что является достоинством схемы.

Генератор имеет усилитель напряжения, собранный на транзисторах 77 — ТЗ, и выходной каскад на транзис-

Рис. 15. Схема RC-генератора на транзисторах

торах Т4— Т5, работающий в режиме класса В. Генера­ тор имеет цепь положительной обратной связи (резисто­ ры R1 и R2, конденсаторы С1 и С2), зависимой от часто­

ты с коэффициентом передачи а = — , и цепь отрицатель- «5

ной обратной связи (резистор R3 и термистор JI1), за­ висимой от амплитуды с коэффициентом передачи р. Усилитель напряжения выполнен по схеме с непосредст­ венной связью между каскадами и охвачен глубокой от­ рицательной обратной связью по постоянному току с коллектора ТЗ на базу 77; с помощью конденсаторов СЗ и С4 устраняют обратную связь по переменному току.

Такая схема усилителя обеспечивает высокую темпе­ ратурную стабильность режимов транзисторов Т1— ТЗ и позволяет сократить число реактивных элементов, вхо­ дящих в цепи междукаскадной связи, что повышает устойчивость схемы на частотах, много меньших частоты

23

генерации. Устойчивость схемы на высших частотах обес­ печивается расширением полосы пропускания усилителя за счет использования высокочастотного транзистора Т2 и конденсатора С5 в эмиттерной цепи транзистора 77 и использованием стабилизирующей обратной связи (цепь

R4, С6) .

Температурное изменение любого из параметров, вхо­ дящих в уравнение (8), вызывает нарушение условия баланса амплитуд, восстановление которого возможно только за счет изменения р, вызванного изменением вы­ ходного напряжения генератора.

Из уравнения (8) можно получить выражение, свя­ зывающее относительное изменение выходного напряже­ ния генератора с относительным изменением любого из параметров k, а и р, а именно:

коэффициента передачи цепи р при изменении выходного напряжения генератора. Для случая термистора с поло­

24

= 100) усилителя на стабильность выходного напряже­

±0,5%.

Влияние изменения сопротивления термистора на вы­ ходное напряжение генератора проявляется через изме­ нение 6:

S - (l - P ) . (14)

Полное изменение сопротивления термистора ДДтст,

входящее в выражение (14), обусловлено не только изме­ нением температуры окружающей среды, но и изменени­ ем токового режима термистора и связано с температур­ ным изменением сопротивления термистора &pR7ct

выражением

25