Индикатор его назначение и устройство

какая-то непонятная дюралюминиевая фигня толщиной 10 мм и диаметром 80 мм, которую я буду использовать в качестве основания стойки (если веса не хватит, что-нибудь придумаю).

Вот вообщем-то и все, что есть. Но, по-моему, этого более чем достаточно и я думаю, опытные читатели уже сложили Puzzle )).

Для начала подготовлю основу – нужно сделать посадочное отверстие глубиной 6 мм и диаметром 10 мм для вертикальной установки вала. Кто-то уже пытался просверлить (явно не по центру) эту дюралевую штуку, и хорошо, что у этого «кого-то» не получилось завершить начатое и всё испортить.

А теперь, я стрельну из пушки по воробьям и задействую свой самодельный фрезерный станок с ЧПУ (полагаю, что с прямыми руками можно вполне обойтись и дрелью… но мы то знаем, у кого откуда они растут…) А еще я расскажу про один лайфхак для ЧПУшников (это не ругательство)))), как точно найти центр круга
, чтобы выставить «ноль» на станке. Для этого пришлось вспомнить каноническое уравнение окружности и немного математической эзотерики. А еще вспомним школу ))) (сразу не заметил, второе слагаемое можно еще немного упростить, ну да ладно)

Вот такие получились формулы для расчета центра окружности по координатам трех известных точек, лежащих на ней.

Приложу заготовку, которую вы сможете применить, если захотите написать программку для автоматического вычисления.

// исходные данные float x1, y1; // точка A float x2, y2; // точка B float x3, y3; // точка C // результат float x, y; // точка O float r; // радиус // проверки, когда нельзя посчитать результат (x2-x1==0)||(x3-x2==0)||(((y1-y2)/(x2-x1))-((y2-y3)/(x3-x2))==0) // расчет y = ((x3-x1)/2+(y3*y3-y2*y2)/(2*(x3-x2))-(y2*y2-y1*y1)/(2*(x2-x1)))/((y1-y2)/(x2-x1)-(y2-y3)/(x3-x2)); x = y*(y2-y3)/(x3-x2)+(x3*x3-x2*x2)/(2*(x3-x2))+(y3*y3-y2*y2)/(2*(x3-x2)); r = pow(((x1-x)*(x1-x)+(y1-y)*(y1-y));0.5); Он-лайн калькулятор

Кстати, один ну ОЧЕНЬ хороший человек сделал для меня он-лайн калькулятор этой петрушки, чему я несказанно рад )) Спасибо, тебе, Серёга! https://segakhv.com/ssserg/

Так вот, чтобы найти центр нужно закрепить круглую заготовку в произвольном удобном месте, а после этого коснуться фрезой заготовки в трех любых точках A(x1,y1), B(x2,y2), C(x3,y3) и записать их координаты.

Координаты точек подставляем в формулу и вуаля! В результате положение центра окружности известно, «едем» туда и обнуляемся. В целом, всё просто! Процесс фрезерования (3-х заходная фреза по алюминию диаметром 2 мм, 0.2 мм съём за проход, смещение 1 мм, подачу не помню, но это и не важно):

После фрезеровки и сверловки выглядит это так:

Уже можно вставить вал в основание посмотреть, как это будет:

Держатели валов SK10 и SK8 также необходимо подвергнуть небольшой доработке – аккуратно спилить основания и спрятать подальше — авось еще куда пригодятся.

Для крепления держатели друг к другу сбоку нужно сделать отверстие с резьбой M4. Кстати, я тут вконец обленился и заставил сверлить фрезерный станок. Решил попробовать сделать это обычным сверлом диаметром 3.3 мм (под резьбу М4 со стандартным шагом), цанга у меня ER11 под 3.175 мм, боялся, что не влезет, но вроде прошло все удачно. Заглубление делал по 0.4 мм, обороты шпинделя опустил до 4 тысяч, в принципе меня всё устроило, можно применять и обычные сверла. Правда, думаю, что лучше использовать сверла с хвостовиками точно под размер цанги, так правильнее.

Индикатор я предполагаю фиксировать в опоре SK8, но для начала немного увеличу в ней пропил, чтобы было легче фиксировать винтом (хочу найти винты барашковые, чтобы закручивать руками)

Ну а теперь, когда все детали готовы можно приступать к сборке. Здесь я не буду подробно расписывать процесс, ничего сложного нет.

И, собственно, результат, как по мне – выглядит очень даже ничего.

Что хочется сказать об устойчивости конструкции, вес основания всё-таки маловат и стоит его чем-то утяжелить. Но с другой стороны, в основании имеется 4 отверстия, с помощью которых можно надежно зафиксировать стойку при эксплуатации, что я и сделал, при оценке биений на конце фрезы. Я прикрепил стойку двумя саморезами к «жертвенному столу» и осуществил сей процесс.

При оценке биений я запустил шпиндель на 88 об/мин, при полном обороте вала стрелка индикатора «гуляла» всего на 1 сотку. Попутно подергал портал станка руками и достаточно сильно огорчился – все-таки с жесткостью надо что-то решать. Точные цифры не назову, ибо это сложно назвать измерением (динамометра, да и ручных весов, к сожалению, рядом не оказалось), но отклонение индикатора достигало 0,10 — 0,15 мм. В общем, есть над чем поразмыслить на досуге.

А пока всё. Всем, кто дочитал, спасибо! Надеюсь было не скучно.

Обещанное в начале видео (5 минут)

Виды индикаторов

По корпусным характеристикам ИЧ-устройства подразделяются на:

• обычные, предохраняющие составные части от разного рода загрязнений и механических повреждений;
• имеющие защиту от брызг, их герметичный корпус исключает попадание брызг в соответствующей среде;
• пылезащитные, используемые на открытых пространствах с повышенным пылеобразованием.

Кроме этого, универсальные приборы, в зависимости от перемещения стержня относительно шкалы, делятся на:

• параллельные (ИЧ);
• перпендикулярные (ИЧТ).

Как действует отсчетный механизм и на что обратить внимание при его покупке

1. Перед началом работы индикатор зажимается винтом на штативе.
2. Отмерочный стержень поднимается, и на основание помещается предмет с фиксированными параметрами.
3. Прибор опускается вниз по цилиндру штатива, пока наконечник не соприкоснется с поверхностью образца и стрелка не остановится на отметке 0. Такое положение носит название «натяг». Его значение должно быть больше допуска отклонения от номинальных показаний на 1 оборот стрелки.
4. Повторяя действия «поднятие/опускание» стержня, контролируется стабильность данных. Если стрелка отклонилась, настройку следует сделать повторно.
5. Стержень отводится, образец сменяется на измеряемый элемент. Щуп опускается на него, индикаторная шкала показывает отличия размеров от заданных (на 0,01 мм).

Перед тем, как приобрести индикатор ИЧ, необходимо проверить цену деления и размах. Чем меньше первый показатель, тем точнее будет производиться измерение. Чем шире размах (диапазон), тем максимальнее отклонение в миллиметрах может измерять устройство.

Назначение и область применения индикаторов

По типу назначения и области применения индикаторы делятся на показывающие устройства, устройства для отсчёта непрерывного значения по шкале, устройства для цифрового отсчёта, устройства для вывода графической информации, дискретные устройства для вывода аналоговых показаний.

Показывающее устройство — совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин. Показывающие устройства подразделяются на аналоговые и цифровые, существуют также устройства, в которых непрерывные или аналоговые показания имитируются дискретными или цифровыми методами.

Аналоговые показывающие устройства бывают двух видов для отображения текущего значения одной величины, или для отображения взаимосвязи двух и более величин, в виде графика на экране. Ранее показывающие устройства назывались отсчётными устройствами.

Шкальные показывающие устройства включают в себя шкалу и указатель, положение которого относительно отметок шкалы определяет показание средства измерений. В качестве указателя может использоваться стрелка, световое пятно или поверхность столбика жидкости, как, например, у ртутного термометра или электрохимического счётчика наработки.

Наиболее часто встречаются стрелочные показывающие устройства, включающие в себя шкалу, стрелку и измерительный механизм, обеспечивающий её перемещение.

У светолучевых устройств в качестве измерительного механизма используется, обычно, чувствительный гальванометр на растяжках, к которому прикреплено зеркальце, отражающее лучик от специальной лампы. Светолучевые показывающие устройства имеют большую чувствительность и меньшую инерционность.

1 – цифровой светодиодный индикатор, 2 – клавиши управления прибором

Рис. 1.19.Схема прибора с цифровым светодиодным индикатором

Цифровой индикатор — прибор для отображения значения какой-либо величины в дискретном виде, чаще в виде набора цифр. Имеют фиксированный набор элементов отображения, это сегментов, расположенных как произвольно, так и сгруппированных в знаки, цифры, буквы, символы. Изначально для выполнения этой задачи использовались специализированные приборы, которые были способны отображать только цифры, потом были созданы и индикаторы, отображающий буквы, а также символы, знаки препинания, и другую информацию.

Показывающее устройство или табло цифрового измерительного прибора

визуализирует информацию о числовых значениях в виде ряда цифр, дополнительно могут использоваться также буквы и другие знаки для индикации единиц измерения, сигнала о переполнении табло и других данных.

Электронное табло представляет собой отдельный модуль или печатную плату и включает в себя собственно средство индикации и управляющую электронную часть.

Средство индикации может быть реализовано в виде линейки отдельных цифровых индикаторов, сегментных или газоразрядных, либо в интегральном оформлении, например, в виде многоразрядного сегментного индикатора или матричного экрана, на котором синтезируются изображения цифр и букв. Кроме электронных табло существуют и механические индикаторы, постепенно выходящие из употребления.

Механические индикаторы представляют собой несколько роликов или дисков с цифрами по окружности и ряд окошечек, в которых появляются цифры отдельных роликов или дисков. В настоящее время механические индикаторы используются в основном в качестве простых счётчиков механических импульсов и в счетчиках электроэнергии старых моделей.

Устройства для вывода графической информации внешне представляют собой экран, в виде электронно-лучевой, жидкокристаллический, светодиодный, на котором изображается информация в виде графиков зависимости измеряемой величины от времени или другого параметра, либо характеристик, семей характеристик, показывающих взаимосвязь различных величин.

Показывающие устройства в виде экранов применяются, обычно, для определённых классов приборов, таких как осциллографы, различных панорамных измерителей, некоторых дефектоскопов.

Дискретные устройства для вывода аналоговых показаний представляются устройствами визуальной информации, в которых синтезируется на много сегментных индикаторах либо матричных экранах. В простейшем случае используется имитация указателя в виде светящегося столбика переменной длины, который формируется множеством сегментов индикатора, расположенных в одну линию, цепью управления такого индикатора служит, обычно, простое устройство дискретизации аналогового сигнала, состоящее из последовательности пороговых элементов.

В более сложных случаях из сегментов индикатора или пикселей матричного экрана синтезируется изображение стрелочного прибора с подвижной стрелкой. Для управления выводом изображения используется сложное электронное устройство, включающее в себя аналого-цифровой преобразователь и цепи для синтеза изображения.

Дисплеи отличаются от индикаторов наличием матрицы индикаторных элементов, из которых может произвольно формироваться любое, а не только фиксированное, изображение.

Газоразрядный индикатор состоит из десяти тонких металлических электродов и катодов, каждый из которых соответствует одной цифре или знаку, при этом они включаются индивидуально. Электроды сложены так, что различные цифры появляются на разных глубинах, в отличие от плоского отображения, в котором все цифры находятся на одной плоскости по отношению к зрителю. Трубка наполнена инертным газом неоном или другими смесями газов, с небольшим количеством ртути. Единственный технический недостаток в том, что цифры укладываются стопкой одна за другой, перекрывая друг друга. Когда между анодом и катодом прикладывается электрический потенциал постоянного тока, вблизи катода возникает свечение.

Светодиодные индикаторы представлены обычно в виде семисегментных индикаторов. Светодиод или светоизлучающий диод — это полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Как и в любом полупроводниковом диоде, в светодиоде имеется p-n переход. При пропускании электрического тока в прямом направлении, носители заряда электроны и дырки рекомбинируют с излучением фотонов из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой. Не всякие полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации. Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета до среднего инфракрасного диапазона. Диоды, сделанные из непрямозонных полупроводников, например, кремния, германия или карбида кремния, свет практически не излучают. Впрочем, в связи с развитием кремниевой технологии, активно ведутся работы по созданию светодиодов на основе кремния.

В последнее время большие надежды связываются с технологией квантовых точек и фотонных кристаллов. Светодиоды получили в настоящее время очень широкое применение в ручных электрических фонарях, яркость которых аналогична яркости бытовых ламп накаливания, в уличном, промышленном и бытовом освещении, в качестве индикаторов, в виде одиночных светодиодов, например индикатор включения на панели прибора, так и в виде цифрового или буквенно-цифрового табло, например цифры на часах. Массив светодиодов используется в больших уличных экранах, в бегущих строках. Такие массивы часто называют кластерами светодиодов, светодиодными кластерами, или просто кластерами. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и светофорах. Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения, то есть передача сигнала по оптоволокну, пульту ДУ, светотелефону, интернету.

В подсветке жидкокристаллических экранов мобильных телефонов, мониторов, телевизоров тоже используются технологии светодиодов, а также в играх, игрушках, значках, USB-устройствах, гаджетах. Особенно свое применение светодиоды получили в дорожных знаках и светофорах, освещении и подсветке.

Жидкокристаллические индикаторы — это индикаторы на основе жидких кристаллов, обычно способны отображать достаточно много информации, в том числе графической, стоимость индикатора мало зависит от количества сформированных сегментов дисплея, а только от размера пластины. Широкое распространение приобрели из-за крайне низкого энергопотребления собственно индикатора. Из-за применяемого материала, то есть стекла, обладают недостаточной механической прочностью и поэтому очень хрупкие изделия из них.

Вакуумно-люминесцентные индикаторы используют явление люминесценции при бомбардировке люминофора электронами с небольшой энергией. Индикатор на флуоресцирующих стёклах крайне редко встречающийся тип индикатора. Он не получил широкого распространения как вид сегментного индикатора, в котором используется следующее явление, если в толще листа прозрачного материала, пропитанного люминофором, например флюоресцеином натрия, возбудить люминофор, то наиболее интенсивно его свечение будет наблюдаться с торца листа. Индикаторы, в зависимости от модификации, имеют красный либо жёлтый цвет свечения. Подсветка флуоресцирующих стёкол в них производится сменными миниатюрными лампами накаливания. Индикаторы различаются высотой знака и наличием встроенной схемы управления. Индикатор содержит встроенную схему управления. Все индикаторы выполнены в пластмассовом корпусе и подключаются к внешним устройствам с помощью соединителей.

Применение индикаторов характеризуется прежде всего тем, что именно этими приборами электроника широко входит в быт человека. Можно упомянуть такие изделия, как электронные цифровые часы, калькуляторы, автомобильные индикаторные панели, настроенные шкалы радиоприемников, указатели программ телевизоров, индикаторы кухонного оборудования. В промышленности эти приборы являются обязательным элементом периферийных устройств, автоматизированных систем управления, контрольно-измерительной аппаратуры, сервисных устройств транспортных и связных систем.

Средства измерений

Индикаторы

Индикаторы – средства измерений (СИ) с ненормируемыми метрологическими характеристиками, используемые для наблюдения за изменением физических величин без оценки их значений в единицах измерения с нормированной точностью. Индикаторы не подлежат поверке или калибровке.

• осциллограф – возможно использование в качестве индикатора наличия (или отсутствия) измерительного сигнала, наблюдением за формой сигнала;
• нуль-индикатор (или нулевой) – индикатор близости сигнала к нулю;
• щитовые вольтметры — могут использоваться как индикаторы наличия (отсутствия) напряжения.

Справка. С 01.071985 по 01.12.2001 год в РФ действовал ГОСТ 8.513-84 «ГСИ. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения». Он установил, что СИ, используемые для наблюдения за изменением величин без оценки их значения не подлежали поверке. На них самих и на их эксплуатационной документации должна была наноситься литера «И». Порядок контроля исправности И устанавливало само предприятие (п.1.14).

После отмены ГОСТ 8.513-84 регулирование вопросов, связанных с И, по-прежнему находится в ведении предприятия (отрасли). Оно устанавливает требования к обозначению, клеймению И, порядок их регистрации, эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, в том числе, в стандарте организации – СТО.

На данный момент не существует нормативных документов федерального уровня касательно индикаторов.

В некоторых отраслях для индикаторов сформулированы ведомственные нормативные требования (как, например, в военной промышленности). Если в отрасли нет обязательных требований, то предприятие имеет право внедрить их у себя на добровольной основе.

В общем случае СИ, которые по условиям применения можно отнести к индикаторам, определяются распоряжением (приказом) руководства предприятия. (Этот факт может также быть отражен в СТО). Правильность отнесения СИ к индикаторам может быть проверена в рамках государственного метрологического надзора.

О термине «индикатор» в законодательных документах РФ и НПА

В действующей редакции Федерального закона 102-ФЗ от 26.06.2008 «Об обеспечении единства измерений» нет понятия «индикатор», нет определений «ненормированные СИ», «СИ с ненормируемыми метрологическими характеристиками». Точно также действующие с 01.01.2015 на территории РФ Рекомендации РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» не включают определения термина «индикатор».

Справка. В РМГ 29-99 (вместо которого введены РМГ 29-2013) в ст. 6.26 в последних редакциях присутствовал термин «индикатор» (Detektor), и он определялся как вещество или техническое средство для установления наличия или превышение уровня порогового значения какой-либо физической величины.

РМГ 29-2013 (ст 6.14) содержит определение «детектора» как технического средства или вещества, которое указывает на наличие определенного свойства объекта измерения при превышении порогового значения соответствующей величиной. (Приведены примеры индикаторов – галогенный течеискатель, лакмусовая бумага. Примечание – в химии для этого понятия часто используют термин индикатор).

Некоторые специалисты объясняют факт отсутствия определений термина «индикаторы» в современных законодательных и нормативно-правовых актах (НПА) тем, что данные устройства не являются объектами государственного регулирования в сфере обеспечения единства измерений (ОЕИ), так как это ненормируемые СИ. Тем не менее вопросы, связанные с устройствами данного типа, периодически всплывают в метрологическом сообществе. Объектами обсуждений становятся ведомственные нормативные документы определяющие порядок отнесения и применения индикаторов.

Ведомственные НПА об индикаторах

Отдельные отраслевые нормативные документы, устанавливающие обязательные требования в сфере обеспечения единства измерений, (даже принятые совсем недавно) по-прежнему содержат определение данного термина и устанавливают для предприятий своего ведомства рекомендуемые или обязательные требования к индикаторам (в зависимости от статуса документа). Приведем несколько примеров таких НПА:

• РД 45.013-98 «Руководство по отнесению средств измерений и контроля к категории индикаторов» (документ Минсвязи);
• Руководство по отнесению средств измерений к индикаторным и учебным (Приложение к Приказу ФТС России от 22 марта 2007 г. № 344);
• Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (Минэнерго РФ Приказ № 6 от 13.01.2006, с изменениями, вступившими в силу с 04.08.2014). Данные ПТЭЭП распространяются на всех владельцев электроустановок напряжением выше 1000 В.
  П. 2.11.8 рекомендует, что рабочие СИ, применяемые для контроля за технологическими параметрами с ненормируемой точностью измерения, могут быть переведены в разряд И. Их перечень должен быть утвержден руководителем предприятия. (Это относится к системам контроля технологических параметров оборудования; средствам измерений режимов его работы; к средствам учета электроэнергии).
  (Старая версия документа включала также в п.1.8., что в качестве обязательной технической документации должен быть на предприятии Перечень СИ, переведенных в разряд И. Причем списки должны были пересматриваться не реже одного раза в три года. В текущей редакции такие требования отсутствуют);
• ГОСТ РВ 0015-002-2012 «Система разработки и постановки на производство военной техники. Система менеджмента качества. Общие требования» – государственный военный стандарт РФ. Он вступил в действие с 01.01.2013 вместо ГОСТ РВ 0015-002-2003.
• Стандарт содержит, в том числе, обязательные требования для получения государственных оборонных заказов. Он расширяет понятие индикатора: кроме функций установления наличия и превышения какой-либо величиной порогового уровня, он может иметь своим предназначением выработку сигнала, «воздействующего на объект без оценки его параметров с нормированной точностью» (п.3.1.9.);
• Р Газпром 5.1-2008 «Индикаторы. Требования к обозначению и клеймению. Порядок регистрации и эксплуатации» (вместо ПР 51-00159093-023-2001, дата введения – 20.10.2008).

В учебниках по метрологии также присутствуют определения индикатора. Например, Мокров Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация (Учебное пособие – Дубна, 2007).

Что включать в СТО касательно индикаторов?

Термин «индикатор» может применяться по усмотрению вашей организации или предприятия, если он является для вас удобным. Но его использование допустимо лишь вне сферы государственного регулирования ОЕИ.

На примере ОАО «Газпром» (Р Газпром 5.1-2008) определим основные требования к стандартам организации, направленные на индикаторы.

Так ваш СТО может включать следующие разделы:

• Область применения. Рекомендации СТО распространяются на индикаторы, применяемые на вашем предприятии (в дочерних обществах и организациях, если речь идет о корпорации).
• Термины и определения. Рекомендуется сформулировать определения терминов «контрольное оборудование» и «индикатор».
• Обозначение индикаторов. Может быть сформулировано требование нанесения на индикаторы отличительного знака, определяющего его назначение – литеры «И». Допускается на шкалу индикаторов (дополнительно к литере «И») нанести отметки пороговых контролируемых значений величин.
• Следует установить также лиц, обязанных наносить этот отличительный знак (при обязательном требовании). Это могут быть специалисты по эксплуатации или специалисты метрологической службы подразделений.
• Порядок регистрации и составления перечня индикаторов. Вы должны возложить на метрологические (или эксплуатационные) службы предприятия обязанность составления и поддержания в актуальном состоянии (что требует также сертификация системы качества предприятия по ИСО 9001:2008) документов «Перечень индикаторов» подразделений. Они в совокупности составят общий (сводный) список И предприятия (корпорации).
  Должны быть определены ответственные лица по утверждению перечней, и их контролю; лица, устанавливающие правильность отнесения СИ в разряд индикаторов. Составление Перечня индикаторов должно контролироваться головной метрологической службой корпорации при осуществлении метрологического контроля.
  При формировании перечня также определяются и фиксируются виды технического обслуживания и ремонта по поддержанию индикаторов в исправном состоянии, периодичность работ и их исполнители (в соответствии с нормативной, технической, технологической и иной документацией).
• Порядок эксплуатации и ТО индикаторов. Обычно И эксплуатируются, выполняется проверка их технического состояния на основе требований эксплуатационной документации в соответствии с графиками ремонта оборудования, где они установлены.
  Если нет эксплуатационных документов, то может быть разработана инструкция по проверке их технического состояния (тогда следует отразить порядок ее согласования и утверждения. Например, согласуется с метрологической службой подразделения, утверждается главным инженером подразделения, передается эксплуатирующей службе подразделения).
  Если обнаружена неисправность И, то эксплуатирующая служба формирует заявку на ремонт в подразделение, выполняющее данные виды работ. Исполнители ремонтных работ, работ по проверке технического состояния И определяются руководителем подразделения. В подразделении должен вестись Журнал учета ремонтных работ и проверки технического состояния И, где фиксируются результаты всех видов работ.
• Контроль за своевременным и качественным исполнением ремонта и проверки технического состояния И возлагается на метрологическую службу подразделения, эксплуатирующего индикаторы или на вышестоящую структуру.

Порядок перевода СИ в разряд индикаторов и контроль их работоспособности

Перевод СИ в разряд индикаторов происходит на основе приказа руководителя предприятия. Такой приказ означает, что данные устройства и их показания исключаются из процесса принятия решений: ссылка на показания индикаторов, приведшие к травмам персонала, к поломке технического оборудования, к выпуску некачественной или опасной продукции не может быть использована в качестве доказательной базы, т.к. не имеет юридической силы. Поэтому при переводе СИ в индикаторы рекомендуется учитывать возможность влияния такой процедуры на технику безопасности и качество продукции. Этим же приказом может быть установлен график технического обслуживания СИ, переводимых в индикаторы.

Ведомственные руководства Минсвязи по отнесению средств измерений к индикаторным (РД 45.013-98) и Федеральной таможенной службы содержат (в качестве приложений) методику проведения анализа СИ для отнесения их к категории индикаторов.

Перевод средства измерений в индикаторы требует тщательного исследования СИ и их документации, необходимо изучить: назначение, выполняемые функции и устройство СИ; техническое описание СИ; тип показывающего или регистрирующего прибора или устройства; перечень и нормы на контролируемые параметры; вид шкалы, экрана или дисплея.

Средства измерений могут быть отнесены к категории индикаторов в случаях если:

• они используются для наблюдения за изменением параметров технических средств (ТС) без оценки их значения с нормируемой точностью;
• для измерения одного и того же параметра ТС используется более одного встроенного СИ. Одно из них оставляют в качестве поверяемого, а другие могут быть переведены в разряд индикаторов (рекомендуется переводить менее точные СИ). В этом случае исправность СИ, переведенных в индикаторы, определяется техническим эксплуатационным персоналом путем сличения показаний нормируемого СИ с показаниями поверяемого индикатора;
• СИ не имеет делений и цифровых отметок, а лишь фиксируется наличие контролируемой величины;
• СИ имеет градуировку, не отражающую значений контролируемой величины;
• СИ имеет отмеченный сектор, в пределах которого должны находиться показания;
• отметку или знак, обозначающие превышение (или непревышение) контролируемой величиной фиксируемого значения, при условии, что СИ при этом лишь фиксирует наличие величины (не проводится ее отсчет с нормируемой точностью);
• если щитовые электроизмерительные приборы класса 1,5 и ниже (2; 2,5) не используются для обеспечения мер безопасности при работах или для принятия решения о готовности ТС к применению;
• также в других обоснованных случаях (по согласованию с метрологической службой соответствующего ведомства – при наличии такого отраслевого требования).

Запрещается к категории индикаторов относить СИ, если хотя бы на одном пределе измерения или для измерения одного из параметров с их помощью выполняется измерение величины с нормируемой точностью.

Процедура перевода СИ в И также регулируется, например, действующими рекомендациями МИ 2233-2000 «ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Основные положения» (разработаны ФГУП «ВНИИМС», который координирует работу по формированию правовой и нормативной основ в области ОЕИ). Данный документ содержит и положения касательно процедуры контроля функционирования индикаторов.

Контроль работоспособности индикаторов. МИ 2233-2000 содержат рекомендации, что СИ, применяемые для индикации наличия напряжения или давления в некоторых состояниях технологического процесса и оборудования могут быть переведены в разряд индикаторов. Контроль работоспособности индикаторов рекомендовано осуществлять одним из способов приведенных в п. 4.4.4. и п. 4.3.:

• по результатам тестирования систем управления или их составных частей;
• по выходу измеренных значений параметра за пределы установленных границ при нормальном протекании технологического процесса, что фиксируется по показаниям СИ других параметров;
• по превышению скорости изменения результатов измерений максимально возможной скорости изменения параметра.

Проверку индикаторов может проводить осведомленный персонал (часто это работники эксплуатационной службы), уполномоченный приказом руководителя или должностной инструкцией. Главному метрологу рекомендуется курировать данный вопрос.

Если на предприятии не введены в действие СТО касательно индикаторов или в них не включены требования по контролю их работоспособности, то главному метрологу рекомендуется составить инструкции по проверке конкретного вида индикаторов (на основе существующих методик поверки).

Индикаторы часового типа и другие разновидности измерительных головок

Индикаторы предназначены для относительных замеров и контроля отклонений от заданных параметров эталонных деталей. Все измерения выполняются в пределах сотых долей миллиметра.

Что они измеряют? Данные устройства позволяют быстро определить, насколько физические размеры изготовленных деталей отличаются от эталонных.

Сфера их применения:

• машиностроение;
• приборостроение;
• металлообработка;
• ремонтные мастерские и др.

Разновидности и типы измерительных головок

Принцип действия таких приборов основан на преобразовании малых измеряемых отклонений в большие, удобные для восприятия человеком. Для этого используются шестеренчатые, пружинные или электронные передаточные устройства.

В зависимости от особенностей конструкции индикаторы бывают:

• часового типа;
• рычажно-зубчатые;
• пружинные;
• электронные.

Индикаторы часового типа: как устроены и как работают?

Данные измерительные головки получили наибольшее распространение. Каждый такой прибор имеет:

• корпус цилиндрической формы;
• размещенную внутри него шестеренную и реечно-зубчатую передачу;
• стрелочный индикатор часового типа с двумя циферблатами (большим и малым).

Механизм преобразует продольно-поступательное движение измерительного стержня во вращение стрелки. Поскольку она делает не один, а несколько оборотов, то их количество отображается на малом циферблате. Это существенно расширяет диапазон измерений.

Цена деления такой головки — в пределах 0,01 мм. Примером индикаторов часового типа могут служить приборы серий ИЧ, ИЧС, ИЧТ и др.

Как устроены рычажно-зубчатые измерительные головки?

Особенностью таких индикаторов является наличие неравноплечего рычага, заменяющего шестеренно-зубчатую передачу.

Принцип действия такой головки:

• измерительный стержень связан с малым плечом рычага и воздействует на него;
• сила передается на большое плечо, двигающее стрелку;
• показания появляются на индикаторе часового типа.

Измерители данного вида бывают как однооборотными, так и многооборотными. Если рассматривать их технические характеристики, то их цена деления варьируется от 0,001 до 0,002 мм. Это обеспечивает более высокую точность замеров.

Они выпускаются в разных модификациях:

• бокового действия;
• прямого контакта с измерительным рычагом и др.

В качестве примера рычажно-зубчатого индикатора можно привести приборы серий ИРТ и ИРБ.

Пружинные измерительные головки

Данные измерители обладают наибольшей точностью замеров. Цена деления у них нередко составляет 0,0001 мм или 0,1 мкм.

Альтернативные названия пружинных головок:

• микрокаторы;
• микаторы;
• миникаторы.

Принцип работы устройства основан на воздействии рычага на пружину, выполняющую функцию чувствительного элемента. Она связана со стрелкой, отклоняющейся при воздействии силы. В данном механизме почти отсутствует трение, что обеспечивает высокую точность измерений.

Достоинства конструкции такого типа:

• простота схемы;
• отсутствие мертвого хода;
• долговечность прибора;
• надежность конструкции.

В качестве примера можно привести микатор типа ИПМ (расшифровывается как измерительный пружинный малогабаритный).

Электронные индикаторы

Второе их название — цифровые измерительные головки. В зависимости от модификации они имеют как шестеренно-зубчатую, так и рычажно-зубчатую передачу. Приложенное действие воспринимается электроникой, обрабатывается и в цифровом виде выводится на миниатюрный ЖК-дисплей.

Достоинства электронных индикаторов:

• быстродействие;
• высокая точность замеров;
• удобство считывания показаний.

В качестве примера можно привести индикатор ИЧЦ с электронным табло.

Как пользоваться измерительной головкой?

Каждый такой индикатор представляет собой навесное оборудование. Перед использованием он устанавливается на специальный штатив или держатель, обеспечивающий жесткое закрепление. Под прибором находится рабочий стол или верстак. На нем устанавливается и неподвижно фиксируется исследуемая деталь (объект для замеров).

Измерительная головка: что это такое и с какой целью ее используют?

Это инструмент для сравнения эталонной и только что изготовленной деталей. Порядок измерений следующий:

1. Установка прибора «на ноль». Данная операция выполняется с применением эталона (детали, являющейся образцом).
2. Поднятие измерительного стержня. Для этого он оттягивается вверх за «ушко». Эталонная деталь извлекается и на ее место устанавливается другая (объект изысканий).
3. Опускание измерительного стрежня. Процедура выполняется плавно. Важно избегать ударов, способствующих деформации шестеренок и увеличивающих погрешность замеров.
4. Снятие показаний. На циферблате видно, на сколько сотых долей миллиметра данная деталь отличается от эталона.

Процедура извлечения одного изделия и установка на его место другого занимает несколько секунд. Более подробная информация о том, как измерять с помощью индикатора, изложена в его инструкции по эксплуатации.

Методика поверки и условия эксплуатации измерительных головок

Средний срок службы приборов данного типа — 6 лет. Условия эксплуатации измерительных головок первого класса точности:

• температура — от -20 до +35 о С;
• влажность — до 80 %;
• присутствие агрессивных газов не допускается.

Не разрешается нанесение масла или эмульсии на поверхность прибора. При снижении плавности хода допускается частичная промывка механизма без его разборки. Для этого с прибора снимается крышка, после чего он помещается в авиационный бензин. В процессе промывки не допускается его попадание на шкалу индикатора.

Поверка прибора производится в соответствии с методикой МИ 2192-92. Межповерочный интервал составляет 1 год.

Типы индикаторов и их характеристики: как выбирать нужный инструмент

На поточных производствах прецизионных деталей, где отступление от эталона на микрометр чревато отбраковкой, контроль качества должен быть не только точным, но и быстрым. Для решения подобных задач — измерения линейных размеров деталей и их отклонений от заданных форм — лучше всего подойдут индикаторы.

Индикаторы (измерительные головки) — высокоточные средства измерения, в которых малые перемещения измерительного наконечника преобразуются в перемещения стрелки на индикаторной шкале посредством шестеренной или пружинной передачи [1] . Индикаторы отсчитывают абсолютные отклонения линейных размеров или расположения поверхностей от эталонных и могут использоваться как отсчетный прибор для скоб, нутромеров и аналогичных средств измерения.

Индикаторы работают только в совокупности со вспомогательными устройствами: штативами, скобами, контрольными приспособлениями. После закрепления на держателе сперва необходимо установить индикатор на ноль — поместить в держатель меру и откалибровать на нем индикатор, вращая ободок шкалы, пока стрелка не совпадет с нулевой отметкой. После такой нехитрой операции индикатор готов к замерам: изделия аккуратно, без ударов закрепляются под измерительным наконечником. Индикатор отображает величину отклонения размеров от эталона, что упрощает непрерывный контроль однотипных деталей: оператору не нужно запоминать и вычислять разность размеров самостоятельно.

Виды индикаторов

В зависимости от способа преобразования перемещения индикаторы делятся на часовые, рычажно-зубчатые и пружинные. Рассмотрим основные типы индикаторов по порядку.

1. Индикаторы часового типа (ИЧ) являются наиболее распространенными на предприятиях машиностроения, металлургического комплекса, в ремонтных мастерских. Состоят ИЧ из цилиндрического корпуса, шестеренной передачи и зубчатой рейки. На индикаторе стрелочного типа нанесены две шкалы: большая — для измерения отклонения, и малая — для отсчета числа оборотов стрелки. Так, например, для ИЧ с точностью 0,01 мм, если измерительный наконечник перемещается на миллиметр, стрелка на шкале делает полный оборот. Требования к характеристикам индикаторов часового типа указаны в ГОСТ 577-68 [2] . Стандарт регламентирует изготовление ИЧ с диапазонами измерения 0–2, 0–5, 0–10 и 0–25 мм. Помимо ИЧ, в которых измерительный шток перемещается параллельно шкале, выпускаются индикаторы часового типа с перпендикулярным перемещением (ИТ).
2. Индикаторы рычажного типа внешне схожи с ИЧ и тоже оснащены стрелочным индикатором, но зубчатая рейка заменяется двумя неравноплечими рычажными парами, благодаря которым увеличивается передаточное число механизма. Многооборотные рычажные индикаторы типа МИГ по ГОСТ 9696-82 [3] отличаются высокой точностью до 0,001 мм. Межгосударственный стандарт ГОСТ 5584-75 [4] регламентирует требования к моделям прямого контакта с измерительным рычагом (ИРТ) и бокового действия (ИРБ).
3. Пружинные индикаторы ИГП (микрокаторы) отличаются универсальностью и точностью измерений, подходящей для контроля размеров изделий 5-го и 6-го квалитетов [5] . Изготовление измерительных головок пружинных (ИГП) регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 28798-90 [6] . Принцип работы устройств основан на изменении длины пружины под действием рычага, которое приводит в движение стрелку индикатора. Поскольку трение в измерительном механизме отсутствует, погрешность пружинных индикаторов достигает 0,0001 мм. Недостаток ИГП заключается в ограниченном диапазоне измерений, что решается наличием разных модификаций.
   • Микрокаторы общего типа ИГ изготавливаются с ценами деления от 0,0001 и диапазонами измерения от 0,008 до 0,600 мм.
   • Микаторы ИПМ (пружинные малогабаритные) и ИПМУ (пружинные малогабаритные с уменьшенным измерительным усилием) имеют цену делению от 0,0002 мм, а также малые диапазоны измерения — от 0,02 до 0,20 мм. Согласно стандарту, выпускаются виброустойчивые (ИГПВ) и виброустойчивые герметизированные (ИГПВГ) приборы.
   • Миникаторы ИРП используют для измерения отклонений в труднодоступных местах. ИРП с длинным наконечником меряет с точностью 0,002 мм в диапазоне 0–16 мм; с коротким — 0,001 мм в диапазоне 0–8 мм.
   • Оптикаторы (П и ПР) совмещают пружинный механизм с оптической системой, вместо стрелочной шкалы применяются осветитель и зеркало. Такое сочетание расширяет диапазон измерения оптикаторов от 0–24 до 0–250 мм при абсолютных погрешностях от 0,0001 до 0,001 мм соответственно.

Также индикаторы делятся на механические и цифровые. В цифровых индикаторах типа ИЦ перемещение измерительного штока преобразуется в электрический сигнал с помощью бесконтактного преобразователя (емкостного или индуктивного), это способствует большей точности измерения — до полумикрона. Показания выводятся на ЖК-дисплей.

Какие индикаторы лучше

Индикаторы применяют для определения биения валов и цилиндрических деталей, для контроля отклонений и параллельности поверхностей или осей изделий различной конфигурации. Важно помнить, что измерительные головки не способны выполнить свою функцию без штативов и скоб, к которым они крепятся за ушко. Например, при замере радиального биения приборы крепятся в скобах, а при контроле отклонения кладутся на поверочную плиту. В зависимости от размеров, вспомогательное оборудование может обходиться дороже, чем сам индикатор.

При выборе индикатора следует ориентироваться на соотношение функционала, качества и цены. Под функционалом понимаются технические характеристики устройства: диапазон измерения, точность, способ закрепления на стойке и другие.

Для прецизионных измерений при высокой скорости вращения валов подходят многооборотные индикаторы МИГ-1, пружинные и цифровые индикаторы с точностью 0,0001 мм. Для измерения отклонений и линейных размеров крупных изделий, для которых требуются приборы с диапазоном измерения выше 100 мм, подойдут пружинные индикаторы: микрокаторы, микаторы и оптикаторы.

Очевидно, что чем меньше абсолютная погрешность прибора , тем меньше диапазон его измерения. Важно понимать, что точность приборов без трения в преобразователе выше, чем у обычных часовых индикаторов, но их конструкция сложнее, а следовательно, надежность меньше, а стоимость выше. К примеру, погрешность индикаторов часового типа 3–5% считается наибольшей, но и срок службы у них выше прочих. Во многих токарных и ремонтных мастерских до сих пор встречаются ИЧ советского производства.

Качество индикатора складывается из свойств материалов, точности сборки, наличия сертификатов о прохождении метрологических испытаний. Для снижения абразивного износа измерительные наконечники покрывают твердым сплавом. Для работы в агрессивной среде, при повышенной запыленности, влажности и вибрациях, выпускаются индикаторы в пыле- и брызгозащищенном исполнениях со степенью защиты IP54 и выше.

Не менее важно удобство работы с измерениями . Цифровые индикаторы (ИЦ) оснащены функцией автоматической установки на ноль и кнопками для переключения единиц измерения, а крупные цифры на дисплее берегут зрение оператора. Некоторые виды цифровых индикаторов имеют интерфейсы для передачи данных на ПК, функции ввода пределов допуска и различные режимы измерений. Недостаток цифровых индикаторов — относительная хрупкость и необходимость замены батареек.

Стоимость индикаторов зависит не только от технических характеристик, но и от производителя. Известные компании вроде Mitutoyo (Япония) и Mahr (Германия) уже больше полувека производят высококачественное измерительное оборудование, задавая планку другим компаниям, постоянно совершенствуют и расширяют функции индикаторов. Цены на их продукцию соответственные:

• ИЦ-12 (0,0001 мм) от Mitutoyo с ушком стоит от 30 тысяч рублей;
• ИЦ-30,4 с гистограммной шкалой допусков обойдется примерно в 70 тысяч рублей.

Цены на запатентованные технологии кусаются, но на сегодняшнем рынке много добросовестных производителей из среднего сегмента. Так, например, продукция компаний Shan, Norgau (Китай), Micron (Чехия), «Чиз» и «Калиброн» (Россия) стоит в полтора–два раза дешевле, а ее качество во многом не уступает Mitutoyo. Модели этих марок имеют свидетельства об утверждении типа средств измерений и внесены в Госресстр. Это означает, что такие индикаторы соответствуют ГОСТам, подлежат обязательной поверке и пригодны для внедрения на производстве.

Применение индикаторов для контроля параметров серийных изделий экономит драгоценное время — ускоряет производственный процесс. Однако стоит помнить, что пренебрежение качеством измерительных средств может обернуться дополнительными расходами на доработку и доводку бракованных деталей — таким образом, весь экономический эффект сводится к нулю. По этой причине покупать индикаторы следует только у проверенных поставщиков.

* Материал не является публичной офертой. Информация о ценах приведена для ознакомления и актуальна на июнь 2020 года.

Индикаторы часового типа: их устройство, назначение и область применения.

Итак, индикатор часового типа — это измерительный прибор, отсчетное устройство, которое предназначается в основном для относительных измерений и контроля отклонений от заданных размеров геометрической формы деталей (рисунок 1). Что скрывается за таким сухим определением?! Всё очень просто — индикатор часового типа используется для понимания, насколько изготовленная деталь отличается от эталонной, или, насколько одно высверленное отверстие отличается от эталонного.

Рисунок 1.Индикатор часового типа.

«В чем же смысл?» — спросите Вы — «ведь можно взять любой другой микрометрический прибор, и измерить». Смысл в том, что использование индикаторов часового типа в промышленных масштабах позволяет, во-первых, сэкономить время проведения проверки, а во-вторых, значительно сэкономить на закупке измерительных приборов, что в конечном итоге, приведет к повышению рентабельности бизнеса.

Всё ещё непонятно, почему использование индикаторов часового типа является эффективным? Тогда, возможно, есть смысл рассказать о том, как же они работают.

Индикатор часового типа (ИЧТ) — это навесное оборудование. В качестве держателя ИЧТ могут выступать различные штативы, скобы и подставки различных видов. Такие держатели должны отвечать требованиям жесткости и быть неподвижными при проведении измерений. Подставки штативов, для удовлетворения этим условиям, должны быть либо очень массивными, либо должны быть жестко прикручены к столу, станку и другому стационарному оборудованию. Подставки также бывают магнитными, что позволяет устанавливать их на вертикальной или наклонной поверхности металлических конструкций без использования других средств крепления (например, болтов). На рисунке 2 представлены различные виды держателей индикаторов часового типа.

Рисунок 2. Держатели и штативы с установленными индикаторами часового типа.

Вообще, порядок проведения измерений с использованием ИЧТ можно описать следующим образом:

— Установка циферблата на «ноль» — это значит, что перед проведением измерений, необходимо установить нулевое, исходное значение, используя эталон.

— Поднятие измерительного стержня при помощи «ушка», расположенного вверху ИЧТ с одновременным извлечением эталонной детали из под индикатора часового типа.

— Помещение измеряемой детали между основанием штатива и измерительной головкой ( твердосплавным шариком или наконечником) индикатора часового типа.

— Опускание измерительного стержня

— Снятие показаний отклонения размеров измеряемой детали (насколько, в сотых долях миллиметра отличается) от эталонной детали по циферблату ИЧТ.

На рисунке 3 и рисунке 4 представлены примеры использования индикатора часового типа.

Рисунок 3. Использование индикатора часового типа для измерения отклонения уже готовой детали относительно эталона по всей её длине с использованием специальной подставки.

Рисунок 4. Использование индикатора часового типа для измерения отклонения изготавливаемой детали относительно эталонной в процессе её производства по всей длине и вокруг оси детали.

Теперь то вы понимаете насколько удобнее и быстрее использовать индикатор часового типа? Теперь о цене вопроса, любой микрометрический и штанген- прибор для измерения сверхмалых значений будет стоить не менее тысячи рублей и это при том, что для сравнения с эталоном, необходимо постоянно держать в памяти его значение, постоянно что-то выкручивать, вкручивать, сверять деления — на это уходит драгоценное рабочее время. Проверять же отклонение индикатором часового типа намного быстрее — потяните за «ушко», вставьте деталь и индикатор покажет отклонение. К тому же при поломке, заменить ИЧТ на новый можно, примерно, за триста рублей. Штатив при этом не меняется, что позволяет значительно удешевить эксплуатацию измерительных приборов в долгосрочной перспективе.

Ну что же, с первым вопросом мы разобрались. Давайте теперь рассмотрим классификацию и строение различных видов индикаторов, которые существуют на данный момент.

Как Вы могли догадаться, в механическом индикаторе малые измеряемые отклонения (в сотые доли миллиметра) путем прямолинейного перемещения измерительного стержня, преобразуются в большие, удобные для восприятия (благодаря заметному перемещению стрелки на индикаторе), при помощи специального зубчатого или часового передаточного устройства, пружины или электроники. Собственно от типа передаточного устройства зависит основная классификация индикаторов.

1. Индикатор часового типа — самый распространенный индикатор. Внутри цилиндрического корпуса индикатора часового типа размещается реечно-зубчатая и шестеренная передачи, благодаря которым, возвратно-поступательное движение измерительного стержня преобразуется во вращательное движение стрелки индикатора. Также, конструктивно, в ИЧТ имеет пружину, позволяющую исключить люфты шестерёночных передач. Индикатор таких приборов, чаще всего, многооборотный, т.е. количество полных оборотов стрелки выносится на отдельный циферблат, что существенно увеличивает диапазон измерения отклонения и значительно повышает точность. Цена деления таких индикаторов обычно составляет 0,01мм. Примером индикатора часового типа может служить индикатор типа «ИЧ», специальный индикатор «ИЧС», а также индикатор для измерения твердости металлов «ИЧТ».

2. Рычажно-зубчатые индикаторы — отличием индикаторов такого типа от индикаторов часового типа является тот факт, что конструктивно, измерительные головки рычажно-зубчатых индикаторов имеют в неравноплечий рычаг, вместо шестеренно-зубчатой передачи. Малое плечо рычага связано с измерительным стержнем, либо с измеряемой поверхностью, а большое плечо — со вторым неравноплечим рычагом и зубчатой передачей со стрелкой. Т.е., они тоже имеют часовой индикатор, но так уж сложилось, что название «индикатор часового типа» получили индикаторы предыдущего вида. Рычажно-зубчатые измерительные головки могут быть многооборотными или однооборотными. Стоит отметить, что индикаторы данного типа гораздо точнее индикаторов часового типа. Цена деления у таких индикаторов обычно колеблется от 0,001 до 0,002мм. Рычажно-зубчатые индикаторы выпускаются в различных модификациях. Существуют модели бокового действия, модели с непосредственным контактом измерительного рычага с измеряемой деталью либо с измерительным штоком. Примером рычажно-зубчатого индикатора служит индикатор модели «ИРТ», а также индикатор модели «ИРБ».

3. Пружинные измерительные головки — (микрокаторы, микаторы (малогабаритные) и миникаторы) — считаются самыми точными рычажно-механическими измерительными устройствами. Здесь, чувствительным элементом выступает завитая пружина со стрелкой. Перемещаясь, рычаг воздействует на пружину, изменяя её длину, что приводит к повороту стрелки. Благодаря отсутствию трения в этой конструкции, достигается высокая точность показаний. Цена деления у таких приборов достигает 0,1мкм (или 0,0001мм). Преимуществом также является — простота конструкции, долговечность работы и отсутствие мертвого хода. В качестве примера измерительной головки можно взять модель «ИГ» и «МИГ».

4. Электронные индикаторы — могут иметь как рычажно-зубчатую, так и присущую индикаторам часового типа, шестеренную передачу, но индикатор, здесь, имеет вид электронно-цифрового табло. Индикатором с электронным табло является индикатор «ИЧЦ».

Помимо основной классификации, те же самые приборы, можно разделить в зависимости от типа индикатора (часовой тип или электронно-цифровой), а также в зависимости от типа перемещения измерительного стержня (параллельно шкале или перпендикулярно).

Также, разделяют индикаторы в зависимости от назначения: для измерения отклонений в размерах отверстий, деталей, для измерения отклонения в твердости металлов, для настройки различных узлов и агрегатов, для проверки износа оборудования.

Главными показателями, на которые стоит обратить внимание при выбореиндикатора часового типа — это Цена деления и диапазон. Чем меньше цена деления — тем точнее будут измерения. Чем больше измеряемый диапазон — тем большее отклонение (в мм) может измерять индикатор.

Индикаторы широко применяются в машиностроении, металлообработке, производстве приборов, деталей и агрегатов. Индикаторы часового и других типов универсальны, просты в эксплуатации и стоят недорого.

Индикатор часового типа. Как пользоваться?

Циферблатные индикаторы (аналоговые, а, в последнее время – и цифровые) являются одним из основных измерительных инструментов, используемых в точном машиностроении. Они, как правило, применяются для измерения зазоров между смежными поверхностями, в сочленениях подвижных механизмов, а также в прочих ситуациях, при которых требуется измерить небольшие расстояния или перемещения.

Классификация

Типоразмеры и технические требования на данные измерительные инструменты регламентируются ГОСТ 577-68. Индикаторы различают по допускаемым пределам измерений. Например, тип ИЧ-50 означает, что диапазон изменений соответствует 0…50 мм, ИЧ-25 – от 0 до 25 мм, ИЧ-10 – от 0 до 10 мм и т.д.

При малых измерительных диапазонах (0…2 мм) предусматривается производство индикаторов часового типа двух исполнений:

• ИЧ (более распространённый), когда измерение выполняется в направлении, перпендикулярном измерительной шкале;
• ИТ, в которых перемещение измерительного элемента происходит параллельно шкале.

Поскольку точность отсчитываемого результата определяется условиями, в которых работает индикатор часового типа, то данные инструменты классифицируются также по степени защищённости своего корпуса:

• Обыкновенное исполнение предохраняет от внешних механических воздействий и сухой грязи.
• Брызгозащитное дополнительно защищает индикатор от влаги.
• Пылезащитное – от мелкодисперсной пыли.

Индикаторы часового типа разделяют также по способу крепления:

• С клеммным зажимом – для установки на обычную измерительную стойку.
• С профильным стальным зажимом – для прикрепления к магнитной стойке.
• С ушком – для крепления непосредственно к объекту измерений.

Последний вариант применяется лишь для приборов, изготавливаемых по индивидуальным заказам.

Устройство

Аналоговый индикатор часового типа ИЧ состоит из:

1. Стального корпуса, изготавливаемого из стали, которая имеет антикоррозионное покрытие. Корпус снабжён сквозным отверстием, в котором движется измерительный стержень.
2. Латунного (или пластикового) циферблата со шкалой.
3. Ободка, выполняющего функцию направляющей при вращении циферблата.
4. Измерительной стрелки, закреплённой на оси. Вращение стрелки происходит реечной передачей, которая связывает стрелку со стержнем.
5. Внутреннего циферблата, указывающего количество полных оборотов стрелки.
6. Измерительного стержня, перемещающегося в направляющей гильзе, которая неподвижно закреплена в нижней части корпуса.
7. Тарированного наконечника, ввинчиваваемого в торец стержня.
8. Ограничителя хода стержня, устраняющего риск его поломки при измерениях, которые проводятся по границам диапазона.

В нижней части шкалы указывается поле допуска измерений, которые можно проводить при помощи прибора. Все подвижные части прибора имеют рифления, облегчающие применение индикатора.

Ряд производителей комплектуют свою продукцию двумя типами наконечников – плоским, для измерений, проводимых на плоской поверхности, и коническим/круглым – для измерений в криволинейных частях измеряемого изделия.

Как пользоваться?

Классы точности индикаторов часового типа по ГОСТ 577-68 – 0 или 1. Класс точности 0 устанавливает допустимые пределы погрешностей измерений от 4 до 22 мкм, при колебании в показаниях шкалы от 3 до 5 мкм. Для приборов класса точности 1 соответствующие значения составляют 6…30 мкм, при размахе не более 6 мкм.

Для работы индикатор предварительно калибруют. Для этого его прочно закрепляют на обычной или магнитной стойке опускают измерительный стержень до плотного контакта с измеряемой поверхностью и, вращая ободок, устанавливают стрелку точно напротив 0 на шкале.

Далее производят перемещение контролируемой поверхности (или прибора – в случае измерений на протяжённых расстояниях) вдоль линии измерений, либо или по иной траектории, оптимальной для конкретных условий. Например, часто практикуют перемещение стойки с индикатором часового типа в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В ходе такого перемещения через равные интервалы записывают отклонения стрелки от нулевой отметки. Контактная поверхность должна быть очищена от пыли и грязи.

Отсчёт показаний заключается в записи значений, соответствующих диапазону наибольших отклонений стрелки. Количество параллельно выполненных измерений должно быть не менее трёх. Отрицательное отклонение означает, что измеряемая поверхность располагается выше эталонного участка, а положительное – что выше.

Регламентное обслуживание

Индикаторы часового типа относятся к точной метрологической технике, которая применяется для оценки биения и деформаций поверхностей. Они подлежат периодической поверке в сертифицированных испытательных лабораториях. Рекомендуемый интервал между поверками – не более года. Стоимость услуги зависит от типа индикатора и от желаемого термина готовности поверки.

После применения все детали индикатора часового типа тщательно протираются сухой фланелевой тканью. Хранить прибор следует в закрытой коробке в помещении при нормальной влажности и температуре 15…25°С.

Цена приборов зависит от класса их точности и колеблется в пределах 1500… 4200 руб.

Индикатор его назначение и устройство

Индикаторные приборы служат для преобразования электрических сигналов в визуально воспринимаемую информацию. В зависимости от назначения индикаторные приборы могут иметь разную степень сложности и базироваться на различных физических принципах. В настоящее время для отображения знаковой информации наибольшее распространение получили:

1.6.1 Электронно-лучевые индикаторы

Действие электронно-лучевых индикаторов основано на управлении сформированным потоком электронов, называемым электронным лучом. Эти приборы позволяют не только регистрировать электрические сигналы в их непрерывном виде (например, в осциллографе), но и получать изображение (в телевидении). Электронно-лучевыми индикаторами комплектуют многие измерительные и диагностические установки и системы визуального наблюдения за технологическими процессами производства.

Электронно-лучевой индикатор состоит из электронно-лучевой трубки, представляющей собой вытянутый в направлении луча стеклянный баллон с глубоким вакуумом, внутрь которого помещают источник свободных электронов и различные управляющие электроды. Утолщенная часть трубки, на которой фокусируется луч электронов, называется экраном. Изнутри он покрыт специальным слоем–люминофором, способным светиться при попадании на него электронов. Управление лучом осуществляется специальной электронной схемой с помощью электростатических или магнитных полей.

На рисунке 1.6.1.1 схематично показано устройство электронно-лучевой трубки.

Рисунок 1.6.1 1 устройство электронно-лучевой трубки.

Основным элементом электронно-лучевой трубки является прожектор. Он состоит из катода К, представляющего собой металлический стакан, подогреваемый нитью накала Н. Катод по периметру охвачен цилиндрическим модулятором М с осевым отверстием. Модулятор управляет интенсивностью потока электронов, срывающихся с катода. Электроны, прошедшие модулятор, попадают в электрическое поле, создаваемое несколькими анодами (А1 и А2), ускоряются и фокусируются в тонкий луч.

Управление отклонением луча на экране осуществляется с помощью двух пар отклоняющих пластин Х и Y, которые расположены перпендикулярно друг другу. За счет разности потенциалов пластины Х управляют лучом в горизонтальном направлении, а пластины Y – в вертикальном.

Основными характеристиками электронно-лучевой трубки являются:

– послесвечение – время, за которое восстанавливается цвет экрана после прекращения бомбардировки его электронами;

– разрешающая способность – минимальный диаметр светового пятна на экране;

– чувствительность – отношение отклонения луча к напряжению отклоняющих пластин (по вертикали и по горизонтали).

1.6.2 Вакуумно-люминесцентные индикаторы

Вакуумно-люминесцентный индикатор представляет собой электронную лампу – триод представленную на рисунке 1.6.2.1

Рисунок 1.6.2.1 Вакуумно-люминесцентный индикатор

Данный индикатор состоящую из накаливаемой током металлической нити – катода 1, металлической сетки 2 и анодов – сегментов 3, покрытых люминофором. Все элементы конструкции размещены в вакуумном стеклянном баллоне с выводами от электродов.

Принцип действия индикатора основан на преобразовании кинетической энергии электронов в видимое излучение люминофорного покрытия анодов-сегментов. Электроны, покинувшие катод вследствие термоэлектронной эмиссии, ускоряются полем сетки, положительно заряженной относительно катода, частично проходят сквозь сетку и бомбардируют сегменты анода, вызывая их свечение. Подключением анодов-сегментов в определенных комбинациях к источнику положительного напряжения можно получить требуемый светящийся знак. В зависимости от типа люминофорного покрытия анодов-сегментов индикаторы имеют свечение красного или зеленого цвета. Конструкция индикатора может быть как одно-, так и многоразрядной.

Вследствие низкого напряжения питания (20. 25В) и малой потребляемой мощности вакуумно-люминесцентные индикаторы хорошо сочетаются с интегральными микросхемами. В настоящее время их широко применяют в микрокалькуляторах, измерительных приборах и часах.

1.6.3 Газоразрядные индикаторы

Газоразрядный индикатор относится к ионным приборам тлеющего разряда и выполняется с холодным катодом. Индикатор имеет два или более электродов, помещенных в стеклянный баллон, заполненный инертным газом при давлении 0,1. 103 Па (рисунок 1.6.3.1).

Рисунок 1.6.3.1 Газоразрядный индикатор

При напряжении между электродами (анодом и катодом), достаточном для лавинообразной ионизации инертного газа движущимися в электрическом поле электронами и выбивания вторичных электронов с катода ускоренными электрическим полем положительными ионами, в пространстве между анодом и катодом возникает тлеющий разряд. Одновременно идет процесс рекомбинации электронов и положительно заряженных ионов. При этом выделяется энергия в виде фотонов, т.е. газ светится. Цвет свечения определяется составом газа-наполнителя.

Ионизация и рекомбинация наиболее интенсивно происходят вблизи катода, где концентрации свободных электронов и ионов максимальны. Поэтому наиболее интенсивное свечение наблюдается в прикатодной области.

Простейшие приборы этого типа – сигнальные индикаторы (неоновые лампы). Они представляют собой два металлических электрода, выполненные в виде дисков, стержней или коаксиальных цилиндров и помещенные в стеклянный баллон, заполненный неоном.

Пространство этих ламп вблизи катода светится оранжево-красным светом, наблюдаемым обычно через торец лампы. Для ограничения тока в неоновых лампах последовательно с ними необходимо включать балластный резистор, который может находиться в цоколе лампы.

Напряжение питания сигнальных индикаторов колеблется от 60 до 235В, рабочий ток – от 0,15 до 30мА. Неоновые лампы широко используют как сигнальные в устройствах автоматики, вычислительной техники и в приборостроении. Особенно часто их применяют в качестве индикаторов напряжения питания.

Газоразрядные индикаторы отличаются надежностью и простотой конструкции, потребляют мало энергии и позволяют получать высокие яркости и контрастность изображения.

Недостатком газоразрядных индикаторов является сложность их прямого подключения к интегральным микросхемам из-за высокого напряжения питания (100. 250В).

1.6.4 Полупроводниковые индикаторы

Принцип действия полупроводникового индикатора основан на излучении квантов света при рекомбинации носителей заряда в области р-n – перехода, к которому приложено прямое напряжение. К полупроводниковым индикаторам относится светодиод – полупроводниковый диод, в котором предусмотрена возможность вывода светового излучения из области р-n–перехода сквозь прозрачное окно в корпусе. Цвет определяется материалом, из которого выполнен светодиод. Выпускают светодиоды красного, желтого и зеленого свечения.

Рисунок 1.6.4.1 Полупроводниковые индикаторы

а) дискретные, б) знаковые, в) матрица точечных элементов

Полупроводниковые индикаторы подразделяются на дискретные (точечные), предназначенные для отображения цветной световой точки (рисунок 1.6.4.1, а), и знаковые – для отображения цифр и букв (рисунок 1.6.4.1, б). В знаковых сегментных индикаторах каждый сегмент представляет собой отдельный диод. Из 7 сегментов можно синтезировать цифры от 0 до 9 и 12 букв русского алфавита.

Существенно большими информативными возможностями обладают полупроводниковые знаковые индикаторы в виде матриц точечных элементов (рисунок 1.6.4.1, в), где 36 элементов матрицы сгруппированы в 5 колонок и 7 рядов (плюс одна светящаяся точка в 7 ряду). Катоды элементов каждого ряда соединены между собой и имеют общий вывод, также как и аноды элементов каждой колонки. Подавая напряжение на выводы выбранных ряда и колонки, можно вызывать свечение заданного элемента матрицы.

Матричные элементы позволяют отображать все цифры и буквы русского и латинского алфавитов. На их основе можно создавать буквенно-цифровые дисплеи, в частности, в виде бегущей строки.

Полупроводниковые индикаторы работают при прямом напряжении 2. 6 В и токе 10. 40 мА в расчете на сегмент или на точку. Их применяют для индикации в измерительных приборах, системах автоматики и вычислительной техники.

Достоинствами полупроводниковых индикаторов являются: возможность их прямого подключения к интегральным микросхемам благодаря низкому рабочему напряжению; большой срок службы; высокая яркость свечения и хороший обзор.

Основной их недостаток состоит в сравнительно высокой потребляемой мощности – 0,5…1 Вт на один сегментный светодиод.

В настоящее время центральное производство и распределение электрической энергии осуществляется в основном на переменном токе. Цепи с изменяющимися – переменными – токами по сравнению с цепями постоянного тока имеют ряд особенностей. Переменные токи и напряжения вызывают переменные электрические и магнитные поля.

Типы индикаторов

Индикатором называют специальное электронное устройство, позволяющее визуально контролировать различные процессы, события и сигналы. Установленное в приборы и оборудование, это устройство позволяет своевременно получать информацию об их состоянии. Обычно, проверяются основные параметры, такие как сила тока, напряжение, величина заряда, температура и другие.

1. Назначение индикаторов
2. Основные типы индикаторов
3. Единичные
4. Матричные
5. Сегментные
6. Шкальные

Назначение индикаторов

Эти параметры не могут быть определены с помощью обычных органов чувств. Для оценки с высокой точностью применяются многоразрядные индикаторы, с большим количеством функций. Единичные индикаторы используют тогда, когда нужно просто определить, присутствует или отсутствует какой-либо сигнал. Таким образом, даже простая лампа накаливания, установленная в системах управления или оповещения, уже считается индикатором. А вот рекламное электронное световое табло не является, хотя в его состав входит большое количество светодиодов. То есть, индикатором может быть только то изделие, которое применяется с определенной целью в какой-либо системе или устройстве.

Существуют различные типы индикаторов. Одни могут быть универсальными и применяться в различных устройствах, другие – устанавливаются только в конкретные изделия или приборы.

Основные типы индикаторов

Наиболее часто, в различных сферах, используются следующие виды.

Единичные

Производят индикацию состояния устройств или просто привлекают внимание. Их встраивают в различные бытовые приборы, аппаратуру, а также в выключатели. Этот тип индикаторов является наиболее надежным из-за своей простейшей схемы.

Матричные

Способны отображать графические изображения, символы и специальные знаки, отражающие состояния различных устройств. Здесь элементы собраны по группам в отдельные столбцы и строки. В связи с их ограниченным количеством, может отображаться очень небольшое количество символов. Может быть различных форматов и выпускаться в виде светодиодных, жидкокристаллических и люминесцентных приборов.

Сегментные

Отображают элементы в виде сегментов, образующих один или несколько знаков. Каждый сегмент, по своему положению и форме, соответствует определенному набору знаков или символов. Отличается небольшим количеством элементов и упрощенным управлением. Самые простые – цифровые сегментные индикаторы с семью элементами. В буквенно-цифровых индикаторах имеется до шестнадцати элементов, что дает возможность показывать большое количество букв, символов и знаков.

Шкальные

Позволяют наиболее качественно и наглядно оценить различные параметры. Поэтому их активно применяют в электронике и бытовой технике для получения наиболее точных показателей. Чтобы информация была более наглядна, отдельные участки шкалы окрашиваются в разные цвета.

Таким образом, различные типы индикаторов позволяют получать информацию о работе, практически всех электронных приборов или устройств.

Индикатор напряжения на светодиодах: схема, как сделать своими руками самодельный указатель напряжения в сети

Индикатор скрытой проводки – какой лучше, индикатор электропроводки в виде отвертки

Как сделать индикатор напряжения на светодиодах

НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ИНДИКАТОРОВ

Назначение и принцип действия индикаторов. Индикаторы применяют для точного измерения отклонений детали от заданной геометрической формы, например для проверки биения фрезерной оправки, радиального и осевого биения фрезы, непараллельности поверхностей, конусности цилиндрических деталей и т. д.

Назначение индикаторов

Принцип действия индикаторов основан на использовании рычажной или зубчатой передач или их сочетания. В индикаторах при помощи соответствующего передаточного устройства незначительные перемещения измерительного стержня преобразуются в увеличенные перемещения стрелки по шкале, что весьма удобно для отсчета.

Наиболее часто в фрезерном деле применяют индикаторы часового типа.

Устройство индикатора.

На рис. 32 изображена схема индикатора. На измерительном стержне 3 нарезана рейка, которая входит в зацепление с зубчатым колесом 4. На одной оси с колесом 4 расположено колесо 9, с которым сцепляется трибка 5. На оси трибки находится центральная стрелка 5, указывающая величину перемещения измерительного стержня 3.

Для устранения в передаче мертвого хода в нее включено дополнительное зубчатое колесо 7 с присоединенной к нему спиральной пружиной (волоском) 6, один конец которой закреплен на колесе, а другой — на корпусе. Пружина 2 удерживает измерительный стержень в выдвинутом положении.

Наиболее распространен индикатор с ценой деления 0,01 мм, в котором поступательное перемещение измерительного стержня на 0,01 мм соответствует перемещению центральной стрелки на одно деление шкалы. Так как шкала индикатора имеет 100 делений, то полный оборот центральной стрелки соответствует перемещению измерительного стержня на 1 мм. Путь, который проходит наконечник 1 измерительного стержня 3 от крайнего нижнего до крайнего верхнего положения, называется пределом измерения индикатора. Нормальные индикаторы изготовляются с пределом измерений 0—5 или 0—10 мм. В зависимости от предела измерений индикатора центральная стрелка совершает по шкале прибора 5 или 10 оборотов. Обычно измерений по всему диапазону шкалы не производят; индикатор устанавливают так, чтобы измерение происходило в средней части диапазона.

На рис. 33 показан индикатор часового типа, а на рис. 34 — установка индикатора на штатив. Штатив состоит из основания 12, в продольном Т-образном пазу которого при помощи гайки 11 закрепляется стойка 10. На этой стойке посредством зажима 9 удерживается стержень 5, на котором в свою очередь закреплен при помощи ушка с зажимом 2 сам индикатор 5.

Шкала индикатора вместе с ободком может быть повернута относительно корпуса так, чтобы против центральной стрелки 3 можно было установить любое деление шкалы; обычно устанавливают шкалу в нулевое положение, т. е. нулевой штрих располагают против центральной стрелки.

Индикатор имеет стопорное устройство 7, при помощи которого шкала может быть закреплена в каком-либо положении и тем самым предохранена от случайного ‘поворота. Головка 6 измерительного стержня служит для подъема наконечника. При измерениях, когда требуется подвести индикатор к детали и установить наконечник, головку 6 осторожно приподнимают двумя пальцами.

Для отсчета целых оборотов центральной стрелки 3 в индикаторе предусмотрена малая стрелка 4 и небольшой циферблат. Один полный оборот центральной стрелки 3 соответствует перемещению малой стрелки 4 на одно деление; таким образом, стрелка 4 показывает полные обороты центральной стрелки 3 или перемещение наконечника 1 в целых миллиметрах.

На рис. 35 показана проверка индикатором биения фрезы (для удобства чтения номера позиций аналогичны рис. 33 и 34). Основание со штативом 10 располагают на столе фрезерного станка так, чтобы наконечник 1 индикатора вплотную коснулся зуба фрезы 13 с небольшим натягом. При этом шкалу индикатора устанавливают так, чтобы центральная стрелка 3 стала против нулевого штриха. Наконечник должен коснуться зуба фрезы в горизонтальной или вертикальной плоскости, проходящей через ось оправки.

Фрезу поворачивают на половину оборота и проверяют биение по отсчету стрелки 3 при этом головкой 6 оттягивают наконечник 1 во избежание его поломки.

Приборы и устройства индикации

Индикаторные приборы или элементы индикации составляют основу устройств отображения информации, которые предназначены для преобразования электрического сигнала в видимую форму.

Накальные индикаторы — используется свечение нити накаливания, разогретой электрическим током. Представляют собой миниатюрные лампы накаливания, подсвечивающие цветные корпуса (светофильтры) индикаторов и кнопок или определенные изображения, знаки, символы.

Электролюминесцентные индикаторы — применяется свечение некоторых веществ под воздействием электрического поля. Например, вакуумно-люминесцентные индикаторы. Представляют собой многоанодные лампы, имеющие катод, эмиттириющий электроны и сетку, управляющую током индикатора. Аноды выполняются в виде знакосинтезирующих сегментов, покрытых люминофором. При столкновении с поверхностью анодов электроны вызывают свечение люминофора необходимого цвета. На каждый анод отдельно подается питающее напряжение.

Ранее широко применяемые, вытесняются другими видами индикаторов. Позволяют получить большое количество элементов и знаков разных цветов и высокой яркости.

Электронно-лучевые приборы — основаны на свечении люминофора при бомбардировке его электронами.

Самыми яркими представителями электронно-лучевых приборов являются электроннолучевые трубки (ЭЛТ). ЭЛТ — электронный электровакуумный прибор, в котором используется поток электронов, сконцентрированный в форме луча, управляемый электрическим или (и) магнитным полем и создающий на специальном экране видимое изображение (рис. 1).

Применяются в осциллографах — для наблюдения электронных процессов, в телевидении (кинескопы) — для преобразования электрического сигнала, содержащего информацию о яркости и цвете передаваемого изображения, в индикаторных устройствах РЛС — для преобразования электрических сигналов, содержащих информацию об окружающем пространстве, в видимое изображение.

Рисунок 1 – Конструкция электронно-лучевой трубки

Интенсивно вытесняются жидкокристаллическими индикаторами: выпуск ЭЛТ мониторов прекращен, ЭЛТ телевизоров — сокращается.

Газоразрядные (ионные) приборы — используется свечение газа при электрическом разряде.

Состоят из герметичного баллона с впаянным в него электродами (в простейшем случае анодом и катодом – неоновая лампа), и заполненного инертными газами (неон, гелий, аргон, криптон) под низким давлением. При подаче напряжения наблюдается свечение газа. Цвет свечения определяется составом газа-наполнителя. Используются для индикации постоянного или переменного напряжений.

На сегодняшний день газоразрядные приборы применяются для изготовления плазменных панелей.

Плазменная панель PDP (plasma display panel) — это матрица ячеек, заключенная между двумя стеклами. Каждая ячейка покрыта люминофором (соседние ячейки образуют триады из трех цветов – красного, зеленого и синего R, G, B) и заполнена инертным газом — неоном или ксеноном (рис. 2). Когда на электроды ячейки подаётся электрический ток, газ переходит в состояние плазмы и заставляет люминофор светиться.

Рисунок 2 – Конструкция ячейки плазменной панели

Основным достоинством плазменных панелей является большие размеры экрана — обычно варьируются от 42” до 65”. Кроме того, отдельные панели можно собирать в большие экраны для использования на концертных площадках, стадионах, площадях и т.д.

Плазменные панели имеют высокую контрастность (разность между черным и белым), большой угол обзора и широкий диапазон рабочих температур.

Наряду с достоинствами есть и недостатки: только большие по размеру панели, постепенное «выгорание» люминофора, относительно большая потребляемая мощность.

Полупроводниковые индикаторы — принцип действия основан на излучении квантов света в области p-n-перехода, к которому приложено напряжение.

— дискретные (точечные) полупроводниковые индикаторы – светодиоды;

— знаковые индикаторы — для отображения цифр и букв;

Светодиоды, или светоизлучающие диоды (англ. LED — Light Emitted Diod), получили широкое распространение благодаря компактности, возможности получения любого цвета излучения, отсутствия хрупкой стеклянной колбы, низким питающим напряжениям и простоте включения.

Светодиод состоит из одного или нескольких кристаллов (рис. 3), испускающих излучение, и расположенных в одном корпусе с линзой и рефлектором, который формирует направленный световой луч в видимой или инфракрасной (невидимой) части спектра.

Рисунок 3 – Конструкция светоизлучающего диода

Пример. На рисунке 4 приведена схема включения светодиода к источнику питания 12 В. Падение напряжения на диоде в прямом включении составляет порядка 2,5 В, поэтому необходимо последовательно включать гасящий резистор. Для обеспечения достаточной яркости ток диода должен составлять величину порядка 20 мА. Необходимо определить сопротивление гасящего резистора R.

Рисунок 4 – Схема включения светодиода

Для этого определяем напряжение, которое должно падать (гаситься) на резисторе: UR = UП – UVD = 12 – 2,5 = 9,5 В

Для обеспечения заданного тока в цепи при известном напряжении, по закону Ома определяем величину сопротивления резистора: R = UП / I = 9,5/20•10-3 = 475 Ом

Далее выбирается ближайшее большее стандартное значение резистора. Для данного примера можно выбрать ближайшее значение 470 Ом.

Мощные светодиоды используются в качестве источников света в комнатном и уличном освещении, в прожекторах, светофорах, фарах автомобилей. Безинерционность делает светодиоды незаменимыми, когда нужно высокое быстродействие.

Объединение в одном корпусе семи светодиодов позволяет создать семисегментный знаковый индикатор, который позволяет отображать 10-ть цифр и некоторые буквы. В представленном на схеме индикаторе (рис 5) общим для диодов является анод, на него подается питающее напряжение, а катоды подключаются к электронным ключам (транзисторам), которые соединяют их с корпусом. Обычно управление знаковым индикатором осуществляется микросхемой.

Рисунок 5 — Знаковый полупроводниковый индикатор

Светодиодные матрицы (модули) — определенное количество светодиодов, выполненных в виде законченного блока и имеющих схему управления. Матрицы используются для изготовления светодиодных экранов (LED дисплеи).

Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) — основаны на изменении оптических свойств жидких кристаллов под воздействием электрического поля.

Жидкие кристаллы (ЖК), представляют собой органические жидкости с упорядоченным расположением молекул, характерным для кристаллов. Жидкие кристаллы прозрачны для световых лучей, но под действием электрического поля структура их нарушается, молекулы располагаются беспорядочно и жидкость становится непрозрачной.

По принципу действия различают ЖКИ, работающие в проходящем свете (на просвет), созданном источником подсветки (газоразрядные лампы или светодиоды) и в свете любого источника (искусственного или естественного), отражающемся в индикаторе (на отражение). Работа на просвет используется в мониторах, дисплеях сотовых телефонов. Индикаторы работающие на отражение встречаются в измерительных приборах, часах, калькуляторах, дисплеях бытовой техники и др.

Кроме того, ряд индикаторов используется с отключаемой подсветкой в условиях яркого освещения и с включенной подсветкой в условиях низкой освещенности, что позволяет уменьшить потребляемую мощность.

Рисунок 6 — Жидкокристаллический индикатор, работающий на отражение

На рисунке 6 представлен ЖКИ, работающий на отражение. Между двумя прозрачными пластинками находится слой жидкого кристалла (толщина слоя 10 — 20 мкм). На верхнею пластинку нанесены прозрачные электроды, имеющие форму сегментов, цифр или букв.

Если на электроды напряжение не подано, то ЖК прозрачен, световые лучи внешнего естественного освещения проходят через него, отражаются от нижнего зеркального электрода и выходят обратно — мы видим пустой экран. При подаче на какой-либо электрод напряжения, ЖК под этим электродом становится непрозрачным, лучи света не проходят через эту часть жидкости, и тогда на экране мы видим сегмент, цифру, букву, знак и т.п.

Жидкокристаллические индикаторы обладают целым рядом преимуществ, среди которых можно выделить очень низкое энергопотребление, долговечность, компактность.

На сегодняшний день ЖК-мониторы (LCD-мониторы — Liquid Crystal Display — жидкокристаллические мониторы, TFT-мониторы — ЖК-матрица с использованием тонкопленочных транзисторов) являются основным типом мониторов и телевизионных приемников.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: