Jauge d'épaisseur pour revêtements isolants. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Le principe de fonctionnement repose sur la mesure du facteur de qualité et de l'inductance de la bobine lorsqu'elle s'approche d'une surface métallique conductrice.

Cet appareil simple permet de mesurer l'épaisseur des revêtements isolants sur les métaux et de déterminer le type de métal du substrat (coloré ou noir) sans détruire le revêtement. Avec lui, vous pouvez, par exemple, trouver du mastic sous une couche de peinture sur une carrosserie de voiture et en même temps vérifier si le métal de la carrosserie est galvanisé. La limite de mesure est de 0,5 à 8 mm pour l'acier et la fonte, de 0,3 à 5 mm pour les métaux non ferreux.

La bobine de mesure L1 fait partie du circuit oscillant (L1, C1, C2, C3) du générateur sur les éléments DD1.1, DD1.2 avec une fréquence de génération d'environ 350 kHz. Une caractéristique du circuit générateur est sa capacité à fonctionner de manière stable avec un changement significatif de l'amplitude de tension sur le circuit, ceci est obtenu grâce au gain élevé dans la boucle de rétroaction. Puisque la puissance "pompe" (un rectangle avec un niveau CMOS provenant de la sortie de l'élément DD1.2 via R3 à C2) ne dépend pas de la tension aux entrées de DD1.1, l'amplitude des oscillations dans le circuit diminue avec l'augmentation des pertes dans L1 et vice versa.

Lorsque le capteur s'approche du métal, le champ magnétique alternatif de la bobine induit des courants de Foucault à sa surface, provoquant une augmentation des pertes (diminution du facteur de qualité) et modifiant l'inductance. Ceci, à son tour, affecte l'amplitude et la fréquence des oscillations. Le signal sinusoïdal est pris par R2, amplifié par VT1, redressé par les diodes VD3, VD4 et envoyé au dispositif de mesure PA1, qui détermine l'épaisseur du revêtement. La résistance R2 règle la flèche de l'appareil sur la division finale de l'échelle avant de commencer la mesure. Étant donné que les métaux non ferreux ont une meilleure conductivité et aggravent le facteur de qualité dans une moindre mesure, mais réduisent considérablement l'inductance (la fréquence du générateur augmente de 10 à 15%), un détecteur de métaux non ferreux est introduit dans l'appareil (un détecteur de fréquence de seuil sur les éléments DD1.3, DD1.4 et le transistor VT1).

Le détecteur fonctionne comme suit : un signal rectangulaire avec une fréquence de génération est prélevé sur la broche 11 du microcircuit, passe directement à l'entrée 6 de l'élément DD1.3 et à l'entrée 5 via un circuit déphaseur et un amplificateur inverseur DD1.4. Si la fréquence d'accord du circuit déphaseur coïncide avec la fréquence de génération (il n'y a pas de déphasage dans le circuit R4, L2, C6), il existe une tension anti-phase aux broches 5 et 6 et, par conséquent, un 0 logique à la broche 4. Lorsque la fréquence du générateur de mesure augmente (diminue), le circuit commence à décaler la phase du signal. A l'entrée 5 impulsions DD1.3 viennent avec un retard de phase. Un journal apparaît à la broche 4 MC. 1 aux moments de journal de coïncidence. 0 aux entrées DD1.3. A partir des impulsions, une composante constante est sélectionnée par la chaîne R7, C10, et lorsque la tension d'ouverture de VT2 et VD2 est atteinte, la LED VD1 s'allume. L'appareil est alimenté par une pile Krona (6F22). Le courant consommé ne dépasse pas 5 mA. Boutons SB1 et SB2 de type MP10 ou MP-1, le premier - allumer l'appareil, le second - surveiller la tension de la batterie (commute l'appareil sur le circuit de la batterie via R11 et les diodes VD3, VD4 du redresseur). Les poussoirs de bouton sont découpés dans du caoutchouc épais.

La bobine de mesure L1 contient - 100 spires de PEV 0,1. Il est enroulé dans une moitié du noyau SB-12 en fer carbonyle, rempli de résine époxy et collé au ras de la paroi avant du boîtier avec la partie ouverte vers l'extérieur. La bobine L2 est également enroulée, seul le noyau est assemblé et installé sur la carte. Des condensateurs de boucle C1 et C6 pour une meilleure stabilité thermique ont été utilisés du même type avec un petit TKE. Type R2 SP4-1. L'appareil de mesure M4247 (courant de déviation total 100 μA, résistance du cadre 2,9 kOhm) est collé dans la découpe de la paroi avant (les pattes de fixation sont sciées). Les diodes de redressement VD3, VD4 sont nécessairement en germanium, et VD5 et VD2 sont en silicium. Le reste des détails n'a rien d'exceptionnel. Les parois latérales du boîtier (dimensions 160x54x26) sont en plastique à trois couches de parement d'une épaisseur de 3 mm, les parois avant et arrière sont en textolite (8 mm). Le circuit imprimé est installé sur 4 racks de 4-5 mm de hauteur.

Réglez R2 sur la position de gain minimum et sélectionnez R3 pour placer le pointeur de l'instrument au milieu de l'échelle. Ensuite, en utilisant R2, réglez la flèche sur la division finale et approchez une plaque plate d'acier ou de fonte du capteur, sélectionnez R8 pour régler la flèche de l'instrument sur 0. Sélectionnez C6 grossièrement et le noyau L2 avec précision, démarrez l'allumage de VD1 lorsque le capteur approche les plaques d'aluminium ou de cuivre de 4-6 mm (il convient de noter que lorsque le capteur entre en contact avec des métaux non ferreux, l'appareil affichera 20-30 μA). Pour des mesures précises, l'appareil doit être calibré en plaçant des plaques isolantes d'épaisseur connue entre le capteur et le métal. Les résultats peuvent être saisis dans un tableau ou un graphique et collés sur le capot supérieur du boîtier (pour les métaux ferreux et non ferreux, la graduation est différente). Si des mesures fréquentes des mêmes produits sont nécessaires, la précision de la mesure peut être améliorée.

Pour ce faire, vous devez fabriquer une règle métallique à partir du même métal que le produit mesuré, y appliquer une couche isolante de quelque manière que ce soit avec un changement d'épaisseur en douceur et établir des divisions en fonction de l'épaisseur de couche actuelle. Le compteur est d'abord appliqué sur la surface à mesurer, puis la flèche est réglée sur la division maximale possible de l'échelle par la résistance R2, après quoi l'appareil est transféré sur la bande fabriquée et se déplace jusqu'à ce que les lectures correspondent. L'épaisseur est lue par divisions sur la règle.Avec cette méthode de mesure, les erreurs de l'instrument n'affectent pas la précision de la mesure.

Comme l'a montré la pratique, la précision des mesures est peu affectée par l'humidité du revêtement et l'épaisseur du métal du substrat, mais lorsque vous travaillez avec des métaux non ferreux, l'erreur est introduite par la propreté du traitement de surface. Il convient de tenir compte du fait que l'appareil ne réagit qu'à la couche superficielle de métal et si le substrat, par exemple, de l'acier galvanisé, la LED affichera un métal non ferreux et la mesure sera effectuée, respectivement, en fonction de l'échelle du métal non ferreux. De plus, l'appareil peut déterminer les matériaux de ferrite, tandis que la LED s'allumera (en abaissant la fréquence) et le facteur de qualité de la bobine augmentera (la flèche de l'appareil montera).

littérature

1. V. Naryzhny. Jauge d'épaisseur de film polymère. Radio, n° 3, 2004 p. 47.

Auteur : S. Bartsov

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