6 Аналоговые измерительные приборы. Детали устройства. Условные обозначения принципа действия прибора.

Каждый показывающий измерительный прибор состоит из измерительного механизма со шкалой, успокоителя, элементов измерительной схемы и кожуха.

Ряд деталей является общим для большинства приборов. К таким деталям можно отнести кожух, шкалу, указательную стрелку, успокоитель, оси, подпятники, приспособление для создания противодействующего момента, корректор.

Кожух. Кожух прибора защищает внутренне устройство прибора от механических воздействий, повреждений и попадания пыли.

Кожухи приборов изготовляются из железа, алюминия и его сплавов, меди, дерева, пластмассы и стекла.

В зависимости от формы кожуха измерительные приборы делятся на круглые и прямоугольные.

В зависимости от конструкции кожуха различают выступающие и утопленные приборы.

Круглая форма кожуха является наиболее простой и наиболее распространённой. Площадь щита, занимаемая прибором, значительно лучше используется при прямоугольной форме прибора.

Выступающие приборы целиком располагаются над поверхностью щита.

Приборы утопленного типа вделываются в панели распределительных щитов пультов и большей своей частью располагаются за панелями. Это создает единообразие, большую наглядность и удобство наблюдения за приборами.

Установка приборов утопленного типа обходится значительно дороже установки выступающих приборов.

Шкала. Шкалой прибора называется поверхность с нанесёнными на неё отметками, параллельно которым перемещается конец указательной стрелки прибора. Отметки обозначают цифрами, указывающими число делений от начала шкалы или непосредственно значение измеряемой величины. Согласно ГОСТ расстояние между двумя смежными отметками шкалы должно быть: для приборо классов 0,1; 0,2 и 0,5 | не меньше 0,6 и не больше 15 мм.

Шкалы приборов изготавливаются из листовой латуни, цинка, стали, изоляционных материалов, оклеиваются бумагой, на которой и наносятся деления шкалы. Изготовляются такие безбумажные шкалы, выполняемые разным образом. Например, гравировкой по металлу с последующим заполнением углублений краской или покрытием металлической или изоляционной поверхности шкалы белой нитрокраской с последующим нанесением отметок тушью.

Приборы классов 0,1; 0,2 и 0,5 снабжаются зеркальной шкалой (рис. 3). В этом случае в шкале вырезается дугообразная полоса шириной около 0,5см, а с нижней стороны укрепляется зеркало, в котором отражается стрелка

.

Рис.3 Зеркальная шкала и ножевидная стрелка

Отсчет производится при том положении глаза, при котором стрелка закрывает своё изображение в зеркале.

Шкалы приборов бывают равномерными, или пропорциональными (рис .4), и неравномерными, (рис.5). Равномерной шкалой называется такая шкала, у которой расстояния между двумя смежными отметками равны между собой. Обычно стремятся получить шкалу прибора по возможности равномерной.

Рис4 Равномерная шкала Рис.5 Неравномерная шкала

Указательная стрелка. Указательная стрелка прибора изготовляется обычно из алюминия или его сплавов Она должна быть лёгкой и прочной. Конец стрелки у большинства приборов классов 0,1; 0,2 и 0,5 имеет вид ножа - ножевидная стрелка (рис.6). У приборов остальных классов наиболее часто применяются копьевидные стрелки (рис. 7).

Рис. 6 Ножевидная стрелка Рис.7 Копьевидная стрелка

Приборы высокой чувствительности иногда снабжаются «теневой стрелкой» или внутренним световым указателем. На рис. 8 дана схема такого устройства. Световой луч от лампы а, пройдя оптическую систему б и диафрагму в, после отражения в зеркале г подвижной части прибора попадает на шкалу д, давая на ней изображение светового пятна, на фоне которого резко вырисовывается тень копьевидной стрелки, укреплённой в отверстии диафрагмы. Поворот подвижной части вызывает соответствующее перемещение по шкале «теневой стрелки» .Всё оптическое устройство помещается в корпусе прибора. В некоторых приборах применяется многократное отражение луча, что равносильно удлинению стрелки до 1 / 1,5 м.

Рис.8 Устройство внутреннего светового указателя.

Успокоитель. Все измерительные приборы снабжаются приспособлениями для ускорения колебаний подвижной части. Применяются воздушные или магнитоиндукционные успокоители (рис. 9 и 10)

Воздушный успокоитель (рис.9а) состоит из закрытой камеры, внутри которой может перемещаться лёгкое крыло, связанное с подвижной частью прибора. При вращении подвижной части в камере по одну сторону крыла получается сжатие, по другую - разрежение воздуха. Разность давлений, направленная против движения крыла, пропорциональная скорости движения, оказывает тормозящее (успокаивающее) действие на колебание подвижной части прибора.

Несколько иная (поршневая) конструкция воздушного успокоителя дана на рис. (9б)

Магнитоиндукционный успокоитель (рис.10 ) состоит из алюминиевого листочка а, закреплённого на оси прибора б и могущего перемещаться в магнитном поле постоянного магнита. При движении подвижной части в листочке будут индуктироваться вихревые токи. От взаимодействия этих токов с полем магнита (по закону Ленца) будет создаваться тормозящее усилие, успокаивающее колебание подвижной части прибора.

Рис.9 Воздушный успокоитель

Рис.10 Магнитоиндукционный ускоритель

Оси и подпятники. Почти у всех электроизмерительных приборов измеряемая величина вызывает поворот подвижной части. Ось, на которой укрепляется подвижная часть, представляет собой металлическую проволоку диаметром 1/2 мм.

Рис.11 Оси измерительного механизма

Она оканчивается коническими остриями, которыми и укрепляется в подпятниках (рис. 11 ). Подпятники у более точных приборов изготовляются из камня (рубин, сапфир, корунд, агат), у менее точных - из твёрдой стали или фосфористой бронзы. Для уменьшения трения острия и подпятники хорошо полируются.

Рис. 12 Ось и подпятник прибора

Подпятник (рис. 12) укрепляется в упорном винте, который удерживается от вращения установочным стопорным винтом.

Устройства для получения противодействующего момента. Противодействующий момент в электроизмерительных приборах создаётся пружинами, растяжками или электромагнитными силами.

На рис. 13 показана наиболее распространённая форма спиральной - пружины. Удельный противодействующий момент такой пружины

где Е - модуль упругости материала; l - длина развёрнутой пружины; b - ширина ленты пружины; h - толщина ленты пружины.

Пружины изготовляются из оловянно-цинковой бронзы или из фосфористой бронзы.

Пружины должны обладать постоянством упругих свойств.

Растяжки, на которых крепится подвижная часть прибора (рис.14), г— изготовляются из тех же материалов, что и пружины. Они имеют круглое или прямоугольное сечение. Растяжки применяются в приборах, в которых противодействующий момент относительно мал.

Рис.13. Спиральная пружина.

Рис.14 Крепление подвижной части измерительного механизма на растяжках.

В настоящее время выпускаются измерительные приборы магнитоэлетрической и электромагнитной систем на растяжках. Применение растяжек упрощает конструкцию прибора, в несколько раз уменьшает вес подвижной части, снижает мощность потерь и повышает коэффициент добротности.

Подвижная часть измерительного механизма, противодействующий момент которого создаётся электромагнитными силами, имеет два рабочих элемента, укреплённых на одной оси (рис15 ).

Моменты сил, действующих на рабочие элементы, направлены противоположно друг другу, т.е. если один из них является вращающим, то другой - противодействующим. Каждый из моментов зависит от тока. Подвижная часть такого измерительного механизма устанавливается в положение, при котором моменты уравновешивают друг друга. Угол отклонения подвижной части измерительного механизма будет зависеть от отношения токов в элементах (рамках).

Такие измерительные механизмы, называемые логометрами, получили широкое применение.

Рис. 15. Вращающий и противодействующий, моменты электромагнитных сил.

Корректор(не показан) - приспособление, позволяющее устанавливать указательную стрелку (подвижную часть) прибора в нулевое положение. Корректор состоит из головки, выходящей наружу кожуха, при помощи которой можно несколько перемещать точку закрепления одной из спиральных пружин прибора и тем самым производить необходимую установку.

Арретир(не показан) — приспособление, позволяющее закреплять подвижную часть прибора в определённом положении, благодаря чему уменьшается возможность повреждения прибора при переноске и перевозке.

В табл. 1 даны условные обозначения принципов действия аналоговых приборов

Тип прибора	Условное обозначение принципа действия прибора
	с механическим противодей­ствующим моментом	без механи­ческого проти­водействующего момента (логометры)
Магнитоэлектрический с подвижной рамкой
Магнитоэлектрический с подвижным магнитом
Электромагнитный
Электродинамический
Ферро динамический
Индукционный
Электростатический
Вибрационный (язычковый)

Табл.1 ….