Рассматриваются схемы и конструкции различных типов электромеханических датчиков. Поскольку учеб­ное время не позволяет разобрать все возможные слу­чаи применения датчиков в системах автоматики, ру­ководителю кружка необходимо остановиться только на основных видах датчиков перемещения, давления и ско­рости.

Контактные датчики являются простейшими датчика­ми, осуществляющими преобразование перемещения в изменение активного сопротивления. Измерительный штифт, который несет на себе контакт, может переме­щаться вдоль своей оси и замыкать один из неподвиж­ных контактов. При этом появляется сигнал, указыва­ющий, что перемещение больше или меньше определен­ной величины. Таким образом может, например, осуще­ствляться контроль размера изделия. Неоновые лам­почки сигнализируют, что размер изделия вышел в ту или иную сторону за пределы допуска. Применение нео­новых лампочек для сигнализации целесообразно пото­му, что они потребляют ток значительно меньший, чем лампочки накаливания: меньше обгорают контакты и точнее контроль.

Электрокоитактные датчики позволяют сигнализиро­вать перемещение с точностью до 1 микрона. Они широ­ко применяются в машиностроении, в устройствах для автоматического контроля и сортировки изделий по ли­нейным размерам и в других областях.

Реостатный датчик представляет собой в принципе обычный реостат, в котором перемещение подвижного контакта изменяет введенное в цепь сопротивление. Рео­статные датчики широко применяются для дистанцион­ного измерения показаний приборов. Для измерения де­формаций в деталях машин и механизмов применяются датчики специальных конструкций, которые носят на­звание тензодатчиков или тензометров. Тензометры дол­жны обладать минимальным весом и размером, для то­го чтобы установка тензометра не влияла на величину деформации детали и тензометр мог воспроизводить быстрые изменения деформаций.

Принцип работы тензодатчика и его конструкцию следует рассмотреть на примере проволочного датчика.

Проволочные тензодатчики основаны на изменении сопротивления проволоки при растяжении и сжатии ее. На полоску бумаги длиной до 25—40 мм наклеивается зигзагообразно тонкая константановая проволока диа­метром не более 0,05 мм, имеющая медные выводы.

Датчик наклеивается на поверхность детали и дефор­мируется вместе с ней, в результате чего изменяется его сопротивление. Максимальное изменение сопротивления тензометров составляет около 1%, поэтому они делают­ся высокоомными и часто соединяются последовательно.

Преобразование перемещения или давления в изме­нение индуктивности или взаимоиндуктивности может осуществляться с помощью индуктивных датчиков.

При перемещении сердечника изменяется взаимоиндуктивность между двумя включенными навстречу вто­ричными обмотками. Вследствие этого на выходе дат­чика появляется напряжение, пропорциональное переме­щению сердечника.

Чаще всего индуктивные датчики питаются от сети с частотой 50 гц, реже — от источников высокой часто­ты.

Емкостный датчик представляет собой обычный плоский конденсатор, в котором перемещение тела вверх или вниз передается подвижной обкладке кон­денсатора, в результате чего изменяется его емкость. Все емкостные датчики работают на переменном токе. Изменение емкости управляет работой электронной схе­мы, состоящей из ВЧ генератора и усилители выходных напряжений.

Кроме того, применяются емкостные датчики с переменной площадью пластин и с переменной диэлектриче­ской средой. Первый представляет собой обычный воз­душный конденсатор переменной емкости, применяемый в радиотехнике. При повороте подвижных пластин по отношению к неподвижным изменяется величина актив­ной площади конденсатора и, следовательно, величина емкости. В автоматике и телемеханике такие датчики применяются для преобразования угловых перемещений в изменение скорости.

Емкостный датчик с переменной диэлектрической сре­дой применяется для измерения уровня жидкости. Стер­жень и труба образуют коаксильный конденсатор. По мере снижения уровня жидкости в трубе емкость кон­денсатора уменьшается, так как диэлектрическая про­ницаемость жидких диэлектриков значительно больше, чем воздуха. Для правильной работы датчика поверх­ности стержня и трубы отделены от заполняющей жид­кости слоем изоляции и обработаны с целью предотвра­тить смачивание их жидкостью. При смачивании сниже­ние уровня жидкости не будет вызывать должного умень­шения емкости.

Действие пьезоэлектрических датчиков основано на пьезоэлектрическом эффекте, свойственном некоторым кристаллам—кварцу, турмалину, сегнетовой соли. Пье­зоэлектрические датчики являются датчиками генера­торного типа. При давлении, оказываемом на вырезан­ную соответствующим образом из кристалла пластин­ку, на ее поверхности появляются заряды, пропорцио­нальные приложенному усилию. Эти заряды снимаются с помощью металлических электродов, между которыми помещена пластинка.. В качестве материала для датчи­ков обычно применяется кварц. При наличии сильно выраженного пьезоэлектрического эффекта он одновре­менно обладает высокой механической прочностью.

Пьезоэлектрические датчики используются для изме­рения давления газов в двигателях внутреннего сгора­ния и в стволах артиллерийских орудий, в космических аппаратах для регистрации столкновений с мельчайши­ми метеоритами.

По мере изучения материала темы членам кружка предоставляется возможность применить полученные знания на практике. Руководитель предлагает своим воспитанникам ряд схем автоматических устройств, дей­ствие которых основано на работе электромеханических датчиков.

С описаниями подобных устройств ребята могут также позна­комиться самостоятельно, воспользовавшись статьями из журналов «Радио», «Моделист-конструктор».