Spessimetro per rivestimenti isolanti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il principio di funzionamento si basa sulla misurazione del fattore di qualità e dell'induttanza della bobina quando si avvicina a una superficie metallica conduttiva.

Questo semplice dispositivo può misurare lo spessore dei rivestimenti isolanti sui metalli e determinare il tipo di metallo del substrato (colorato o nero) senza distruggere il rivestimento. Con esso, ad esempio, puoi trovare stucco sotto uno strato di vernice sulla carrozzeria di un'auto e allo stesso tempo verificare se il metallo della carrozzeria è zincato. Il limite di misura è 0,5-8 mm per acciaio e ghisa, 0,3-5 mm per metalli non ferrosi.

La bobina di misura L1 fa parte del circuito oscillatorio (L1, C1, C2, C3) del generatore sugli elementi DD1.1, DD1.2 con una frequenza di generazione di circa 350 kHz. Una caratteristica del circuito del generatore è la sua capacità di funzionare stabilmente con una variazione significativa dell'ampiezza della tensione sul circuito, ciò si ottiene grazie all'elevato guadagno nel circuito di retroazione. Poiché la potenza della "pompa" (un rettangolo con un livello CMOS proveniente dall'uscita dell'elemento DD1.2 attraverso R3 a C2) non dipende dalla tensione agli ingressi di DD1.1, l'ampiezza delle oscillazioni nel circuito diminuisce all'aumentare delle perdite in L1 e viceversa.

Quando il sensore si avvicina al metallo, il campo magnetico alternato della bobina induce correnti parassite sulla sua superficie, provocando un aumento delle perdite (diminuzione del fattore di qualità) e modificando l'induttanza. Questo, a sua volta, influenza l'ampiezza e la frequenza delle oscillazioni. Il segnale sinusoidale viene prelevato attraverso R2, amplificato da VT1, rettificato dai diodi VD3, VD4 e inviato al dispositivo di misurazione PA1, che determina lo spessore del rivestimento. Il resistore R2 imposta la freccia del dispositivo sulla divisione finale della scala prima di iniziare la misurazione. Poiché i metalli non ferrosi hanno una migliore conduttività e peggiorano il fattore di qualità in misura minore, ma riducono significativamente l'induttanza (la frequenza del generatore aumenta del 10-15%), nel dispositivo viene introdotto un rilevatore di metalli non ferrosi (rilevatore di frequenza di soglia sugli elementi DD1.3, DD1.4 e transistor VT1 ).

Il rilevatore funziona come segue: un segnale rettangolare con una frequenza di generazione viene prelevato dal pin 11 del microcircuito, va direttamente all'ingresso 6 dell'elemento DD1.3 e all'ingresso 5 attraverso un circuito di sfasamento e un modellatore di amplificazione invertente DD1.4 .4. Se la frequenza di sintonia del circuito di sfasamento coincide con la frequenza di generazione (non c'è sfasamento nel circuito R2, L6, C5), c'è una tensione antifase sui pin 6 e 0 e, di conseguenza, 4 logico a pin 5. Quando la frequenza del generatore di misura aumenta (abbassa), il circuito inizia a spostare la fase del segnale . All'ingresso 1.3 impulsi DD4 arrivano con un ritardo di fase. Un registro appare al pin 1 MC. 0 nei momenti di coincidenza log. 1.3 agli ingressi DD7. Dagli impulsi, una componente costante viene selezionata dalla catena R10, C2 e quando viene raggiunta la tensione di apertura di VT2 e VD1, il LED VD6 si accenderà. Il dispositivo è alimentato da una batteria Krona (22F5). La corrente consumata non supera i 1 mA. Pulsanti SB2 e SB10 del tipo MP1 o MP-11, il primo - accensione del dispositivo, il secondo - monitoraggio della tensione della batteria (commuta il dispositivo sul circuito della batteria tramite R3 e diodi VD4, VDXNUMX del raddrizzatore). I pulsanti sono tagliati da gomma spessa.

La bobina di misurazione L1 contiene - 100 spire di PEV 0,1. È avvolto in metà del nucleo SB-12 in ferro carbonilico, riempito con resina epossidica e incollato a filo nella parete frontale della custodia con la parte aperta verso l'esterno. Anche la bobina L2 è avvolta, solo il nucleo è assemblato e installato sulla scheda. I condensatori di loop C1 e C6 per una migliore stabilità termica sono stati utilizzati dello stesso tipo con un piccolo TKE. Tipo R2 SP4-1. Il dispositivo di misurazione M4247 (corrente di deflessione totale 100 μA, resistenza del telaio 2,9 kOhm) è incollato nell'intaglio della parete frontale (le alette di montaggio sono segate). I diodi raddrizzatori VD3, VD4 sono necessariamente germanio e VD5 e VD2 sono silicio. Il resto dei dettagli è irrilevante. Le pareti laterali della custodia (dimensioni 160x54x26) sono realizzate in plastica a tre strati di rivestimento con uno spessore di 3 mm, le pareti anteriore e posteriore sono in textolite (8 mm). Il circuito stampato è installato su 4 rack alti 4-5 mm.

Impostare R2 sulla posizione di guadagno minimo e selezionare R3 per impostare il puntatore dello strumento al centro della scala. Quindi, utilizzando R2, impostare la freccia sulla divisione finale e avvicinare una piastra piana di acciaio o ghisa al sensore, selezionare R8 per impostare la freccia del dispositivo su 0. Selezionare C6 approssimativamente e nucleo L2 accuratamente, avviare l'accensione di VD1 quando il sensore si avvicina alle piastre di alluminio o rame su 4-6 mm (va notato che quando il sensore entra in contatto con metalli non ferrosi, il dispositivo mostrerà 20-30 μA). Per misurazioni accurate, il dispositivo deve essere calibrato posizionando piastre isolanti di spessore noto tra il sensore e il metallo. I risultati possono essere inseriti in una tabella o in un grafico e incollati sul coperchio superiore dell'alloggiamento (per metalli ferrosi e non ferrosi, la graduazione è diversa). Se sono necessarie misurazioni frequenti degli stessi prodotti, è possibile migliorare l'accuratezza della misurazione.

Per fare ciò, è necessario creare un righello di metallo dallo stesso metallo del prodotto da misurare, applicare uno strato isolante su di esso in qualsiasi modo con una variazione graduale dello spessore e posizionare le divisioni in base allo spessore dello strato corrente. Il misuratore viene prima applicato alla superficie da misurare, quindi la freccia viene impostata sulla massima divisione possibile della scala per il resistore R2, dopodiché il dispositivo viene trasferito sulla striscia fabbricata e si sposta fino a quando le letture corrispondono. Lo spessore viene letto dalle divisioni sul righello.Con questo metodo di misurazione, gli errori dello strumento non influiscono sulla precisione della misurazione.

Come ha dimostrato la pratica, l'accuratezza delle misurazioni è poco influenzata dall'umidità del rivestimento e dallo spessore del metallo del substrato, ma quando si lavora con metalli non ferrosi, l'errore è introdotto dalla pulizia del trattamento superficiale. Va tenuto presente che il dispositivo reagisce solo allo strato superficiale di metallo e se il substrato, ad esempio, acciaio zincato, il LED mostrerà metallo non ferroso e la misurazione verrà eseguita, rispettivamente, secondo il scala di metallo non ferroso. Inoltre, il dispositivo può determinare i materiali in ferrite, mentre il LED si accenderà (abbassando la frequenza) e il fattore di qualità della bobina aumenterà (la freccia del dispositivo salirà).

Letteratura

1. V. Narzhny. Misuratore di spessore del film polimerico. Radio, n. 3, 2004 p. 47.

Autore: S.Bartsov

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