Средства автоматизации Измерители кинематических показателей

Кинематические показатели устройств прокатных станов включают линейные и угловые координаты (показатели положения), а также линейные и угловые перемещения, скорости и ускорения их подвижных элементов.

Устройства для измерения показателей положения элементов устройств станов могут строиться на основе аналоговых и дискретных первичных преобразователей положения различных типов. Применяют реостатные, ин­дуктивные, емкостные, фотоэлектрические и другие ана­логовые первичные преобразователи положения.

Рис. 2. Схема реостатного преобразователя положения

Рис. 3. Схема фотоэлектрического реле положения

Пример простейшего реостатного преобразователя положения схематически показан на рис. 2. Подвижный элемент устройства 1, линейная координата х которого подлежит измерению, механически связан с подвижным контактом 3 реостата 2. Выходной переменной преобра­зователя является сопротивление реостата R, функцио­нально зависящее от координаты х.

Принцип действия фотоэлектрического реле положе­ния поясняется рисунком 3. Фотореле положения в про­стейшем случае представляет фотоэлектрический изме­рительный преобразователь — фоторезистор (ФР). Ини­циатором срабатывания реле является источник света —

лампа (Л). В зависимости от относительного положения лампы Л и фоторезистора ФР его сопротивление R мо­жет принимать значения (рис. 3,а) и (рис. 3, б).

Индуктивные и емкостные реле положения строятся на основе индуктивных и емкостных измерительных пре­образователей. Инициаторами срабатывания этих реле служат обычно пластины из магнитных и немагнитных металлов и диэлектриков.

Инициатором срабатывания реле положения может служить непосредственно подвижный элемент устройства.

Реле положения может использоваться в качестве реле наличия подвижного элемента устройства в задан­ной точке пространства. Для этого реле положения не­подвижно устанавливается в заданной точке пространства, а подвижный элемент выступает в роли инициатора срабатывания реле, либо механически соединяется с ним.

Измерители технологических нагрузок

К основным технологическим нагрузкам при прокатке относятся усилия и моменты прокатки, а также усилия натяжения прокатываемой полосы.

Измерение усилия (момента) в устройстве осущест­вляется с использованием упругого измерительного эле­мента, или упругого преобразователя, которым может быть существующая деталь устройства или же он может специально вводиться для проведения измерений. В ка­честве выходной величины упругого преобразователя может рассматриваться его деформация, а также для преобразователей из магнитоупругих материалов — маг­нитная проницаемость материала, а из пьезоэлектриче­ских — электрический заряд.

При измерении технологических нагрузок при про­катке в основном применяют упругие преобразователи усилия (момента) в деформацию и магнитную проницаемость. При этом для последующего преобразования де­формации обычно используют тензорезисторные, а маг­нитной проницаемости — индуктивные измерительные преобразователи.

Тензорезисторный измерительный преобразователь или тензорезистор (рис. 4) представляет собой провод­ник 1 с высоким удельным сопротивлением, зигзагооб­разно наклеенный на изолирующую подложку 2 и снаб­женный выводами 3. Тензо­резистор своей подложкой наклеивается на поверх­ность элемента, деформация которого подлежит измере­нию. Выходной величиной тензорезистора является электрическое сопротивление проводника, а входной — деформация элемента в направлении расположения пря­молинейных участков проводника.

Рис. 4. Схема тензорезистора

При измерении усилия Р (рис. 5, а) и момента М (рис. 5, б) на поверхность упругого преобразователя 1 в направлениях двух наибольших по абсолютной вели­чине главных деформаций наклеивается пара тензорезисторов 2 и 3. Тензорезисторы включаются в противопо­ложные плечи измерительного моста и измеряется раз­ность их сопротивлений.

Рис. 5. Схема расположения тензорезисторов при измерении усилия (а) и момента (б)

При нагружении упругий элемент в разных направ­лениях деформируется по-разному. Это приводит к не­одинаковым изменениям сопротивлений наклеенных на его поверхность теизорезисторов. В то же время при из­менении температуры упругого элемента он во всех на­правлениях деформируется одинаково и сопротивления теизорезисторов при этом изменяются одинаково.

Рис. 6. Схема измерения показателей состояния полосы между клетями с помощью петледержателя

Измерение натяжения между клетями с использова­нием петледержателя в качестве преобразователя изме­ряемого натяжения поясняется схемой, показанной на рис. 6. Натяжение Т в полосе преобразуется петледержателем в угловую координату рычага и момент М на оси рычага, отображаемые сигналами ипреоб­разователей угловой координаты рычага ППР и момен­та ПМ.

Рис. 7. Схема измерения натяжения полосы с помощью направляющего устройства с неподвижными роликами

Измерение натяжения полосы между клетями с ис­пользованием в качестве преобразователя измеряемого натяжения направляющего устройства с неподвижными роликами иллюстрируется схемой, показанной на рис. 7. Направляющее устройство состоит из рамы /, двух на­правляющих роликов 2 и 3 и измерительного ролика 4. Опоры оси измерительного ролика фиксируются относи­тельно рамы преобразователями усилия ПУ и пластин­чатыми пружинами 6. Устройство преобразует измеряе­мое натяжение Т полосы в вертикальную составляющую реакции опор измерительного ролика, отображаемую сиг­налами у преобразователей усилия ПУ. Коэффициент пропорциональности между измеряемым натяжением н вертикальной составляющей реакции определяется ве­личиной углов и.