2.3.4. Контактные преобразователи

Контактными называются измерительные преобразователи, в которых измеряемое механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью [10]. Таким образом, естественной входной величиной контактных преобразователей является пространственное перемещение. Выходной сигнал является двухпозиционным (т.е. наличие или отсутствие тока, протекающего через преобразователь).

Простейший контактный преобразователь является однопредельным и имеет одну пару контактов 4 и 5, замыкание которых происходит в функции измеряемого перемещения, например изменения размера изделия 1 (рис. 2.18). При увеличении размера изделия переместится шток 3 и укрепленный на нем контактирующий элемент 4 войдет в соприкосновение с контактом 5. При этом активное сопротивление между контактами 4 и 5 изменится от бесконечности до малой величины, определяемой значением контактного сопротивления.

Конструктивно измерительный шток закрепляют на плоских пружинах 2 (рис. 2.18, а) или помещают в цилиндрические направляющие (рис. 2.18, б).

Погрешность срабатывания контактных преобразователей может находиться в пределах 1 – 2 мкм. Во избежание образования дуги или искры мощность в цепи, разрываемой контактами, не должна превосходить 50 – 100 мВт.

Магнитоуправляемые контакты (МК), называемые также герконами (герметизированные контакты) (рис. 2.19), представляют собой стеклянную ампулу, заполненную инертным газом (вакуумные герконы), в которую впаяны тонкие упругие ферромагнитные пластинки, выполняющие одновременно роль контактов, упругих элементов и части магнитопровода. При подведении к геркону постоянного магнита, вокруг геркона создает магнитный поток, замыкающийся через ферромагнитные пластинки. Пластинки намагничиваются и приобретают противоположную полярность. В результате в воздушном зазоре между ферромагнитными пластинками возникают силы притяжения, которые, преодолевая противодействие упругих сил, приводят к замыканию пластин-контактов и появлению сигнала на выходе. При снятии входного сигнала (отведении постоянного магнита в сторону от геркона) магнитный поток уменьшается до нуля и пластины-контакты возвращаются в исходное положение. Для уменьшения переходного сопротивления контактов на концах пластин-контактов наносится слой серебра, золота, родия или других благородных металлов. Этот слой выполняет также роль немагнитной прокладки, не допускающей залипания контактов.

а б
Рис. 2.18. Конструкции контактных преобразователей	Рис. 2.19. Магнитоуправляемый контакт (геркон)

Герметизация контактов, заполнение ампул инертным газом (азотом, аргоном) или создание в них вакуума, а также применение благородных металлов обеспечивают высокую надежность реле с МК.

Герконы обладают большим сроком службы с числом срабатываний, достигающим 10⁶ – 10⁹. Благодаря малому расстоянию между контактами и малой инерционности пластинок-контактов реле с МК – сравнительно быстродействующие элементы (t_ср = 0,5 – 2,0 мс).

Величины выходных токов достигают значений 0,5 – 1,0 А, а напряжений – 30  60 В и более. Ход контактов равен 50 – 500 мкм, пробивное напряжение – 800 – 1000 В.