ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ НЕМАГНИТНОГО ПОКРЫТИЯ СТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ При работах, связанных с нанесением защитного покрытия на стальные поверхности, часто возникает необходимость определения толщины слоя. Несмотря на кажущуюся сложность, определить это можно несколькими простыми способами. В промышленных приборах для этого обычно применяют ультразвуковые толщиномеры, которые работают на принципе эхо – локации. К защитному слою прикладывается датчик, представляющий собой пьезоэлектрический преобразователь, на который подаются пачки ультразвуковых колебаний. Ультразвуковой сигнал проходит через защитное покрытие и отражается от металлической поверхности. Отражённый сигнал улавливается датчиком, усиливается и подаётся на фазовый детектор, который сравнивает фазу посланного и отражённого сигнала, а затем выдаёт сигнал, пропорциональный времени запаздывания, а значит и толщине покрытия. Этот способ достаточно точен, но очень сложен для самостоятельной реализации. Более простые устройства можно изготовить на базе ёмкостных или индуктивных датчиков. Погрешности измерения у этих устройств гораздо выше, чем у ультразвуковых измерителей, но в большинстве случаев это не принципиально. Если покрытие лакокрасочное, то можно воспользоваться ёмкостным датчиком, который представляет собой две небольшие металлические пластины, приклеенные к диэлектрическому основанию и прижимаемые к поверхности слоя. Между пластинами измеряется ёмкость, которая зависит от диэлектрической проницаемости покрытия и от его толщины. Прибор необходимо калибровать для каждого вида лакокрасочного покрытия. Более удобны индуктивные датчики. Датчик представляет собой миниатюрный Ш – образный трансформатор, собранный с одной стороны катушки, без замыкающих пластин. Если открытой стороной прижать его к металлической поверхности, то в зависимости от толщины немагнитного зазора, образовываемого защитным покрытием, изменяется индуктивность катушки. Один из способов измерения заключается в том, что катушку включают в качестве индуктивности LC - генератора низкой частоты. Далее сигнал подаётся на частотный детектор, а затем на устройство индикации. Способ хорош, но достаточно сложен. Схема более простого устройства, но достаточно точного приведена ниже:
Устройство представляет собой генератор стабильной частоты и амплитуды, последовательно с выходом которого включается индуктивный датчик, сопротивление которого пропорционально квадратному корню от индуктивности. Напряжение после датчика детектируется, нормализуется и подаётся на устройство индикации. Для индикации можно применить небольшой стрелочный индикатор, заново отградуировав его шкалу, но более удобной является светодиодная индикация. В предлагаемом приборе в качестве датчика используется трансформатор от абонентского громкоговорителя ( радиоточки ). Трансформатор собран с одной стороны, без замыкающих пластин, и залит эпоксидной смолой вместе с остальными элементами, в небольшом корпусе. Рабочая поверхность датчика зашлифована до блеска металла. Достоинства прибора - его небольшие габариты и возможность измерять толщину любых немагнитных покрытий, даже электропроводных, например толщину алюминиевого напыления или медного гальванического покрытия на стальной поверхности. Прибор калибруется с помощью немагнитных пластин известной толщины. В схеме можно применить любые низковольтные операционные усилители с малым потреблением тока. У выбранных типов ОУ сопротивления резисторов между выводами 4 и 8 задают потребляемый ток и составляют 1 ...1,5 М. Можно использовать сдвоенные ОУ, например LM358 или аналогичные. Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К561ЛЕ5 или любые инверторные логические элементы. Если требуется повысить точность аналого - цифрового преобразователя - вместо цифровой микросхемы можно применить счетверённый компаратор LM339. Ещё более упростить схему можно применив микросхему A277 (К1003ПП1) для линейной световой индикации, правда возрастёт потребляемый ток. В этом случае микросхемы К561ЛА7 и КР1533ИД3 вместе с резисторами обвязки не понадобятся - вход микросхемы подключается на выход второго ОУ. Таймер NE555N (КР1006ВИ1) в схеме используется не только как генератор стабильной частоты для датчика, но и как инвертор отрицательной полярности для получения напряжения -2 В, необходимого для нормальной работы ОУ. Правильно собранная схема начинает работать сразу - остаётся только индивидуально откалибровать светодиодную линейку индикации подстроечных резисторов и немагнитных пластин известной толщины.
