Индикаторы: виды, типы, точность и характеристики

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.

Простые

В корпус установлена рабочая электрическая схема, со стандартным набором элементов: транзистор, резистор, индикатор — неоновые лампочки. Нулевая фаза — человек, который замыкает контактную пластину. Инструмент не функционален — определяет напряжение на проводе, но часто не срабатывает при напряжении в сети меньше 60 Вольт. Не подходит для поиска обрыва сети.

Со светодиодами

Модели имеют конструктивные и функциональные отличия от примитивной модели. В качестве индикатора установлен светодиод, позволяющий проверять цепь при напряжении, не превышающем 60 Вольт. В пробниках этого типа бывает биполярный транзистор, батарейки, которые дают возможность выполнять бесконтактную проверку. Светодиодные пробники подходят для определения обрывов в электрической цепи, тестируют схемы электрооборудования.

Универсальные

Портативные устройства с широкими возможностями. Инструментом этого типа выполняют тестирование контактным и бесконтактным способом, определяют обрыв, короткое замыкание с помощью «прозвона» сетей, в этом помогает световое и звуковое оповещение. Универсальные пробники используют при ремонте или настройке электронных приборов, транспорта, предназначены для работы с постоянным и переменным током. Работает тестер на батарейке, за зарядом которой следят. Если аккумулятор потеряет заряд, работать универсальная отвертка не будет.

Тип индикаторной отвертки выбирают в зависимости от предполагаемых работ. Для использования в быту достаточно простой модели, а для работы с электронными приборами выбирают универсальное устройство.

Основные виды проверки

Проверить наличие фазы на проводнике можно несколькими способами.

При использовании тестера с неоновой лампой подойдет только контактный способ, а вот индикаторы со встроенными батарейками позволяют определить присутствие напряжения, не прикасаясь к самому проводнику.

Контактный способ

Чтобы определить фазу в сети переменного тока, необходимо прикоснуться щупом отвертки непосредственно к одной из клемм розетки.

Если светодиод загорелся – это фаза.

В противном случае на выбранной клемме ноль.

Внимание!

Следует помнить, если провод отключен от сети, либо же цепь оборвана, индикатор не будет гореть и на фазовом проводе.

Бесконтактный способ

Этот способ позволяет определить наличие переменного напряжения без прямого контакта с проводником.

Отвертка берется за жало, и подносится пятачком – контактом ручки к розетке.

Индикатор загорелся – напряжение есть.

Такой вариант подходит для поиска скрытой проводки в стене.

Помните!

Трение корпуса отвертки о какую-либо поверхность приводит к возникновению статического напряжения, из-за чего возможны ложные срабатывания.

Точность поиска проводки в стенах дома бесконтактным способом минимальна, а совсем бесполезна, если в стеновых панелях есть арматура, искажающая сигнал.

Поиск фазы и нуля

Что же касается бытовой сети, поиск фазы и ноля заключается в простой поочередной проверке проводов прикосновением жала отвертки к их токонесущим частям.

Если индикатор горит – это фаза.

Следовательно, второй провод является нулевым.

Помните!

Индикатор может показывать фазу на обоих контактах.

Происходит такое, когда оборван нулевой провод.

Если на одном из проводников свечение заметно слабее – это свидетельствует о возникновении “наведенного” напряжения от фазы.

Как правило, случается это при плохом заземлении нуля.

Определение утечки

При возникновении пробоя на корпус электроприбора происходит утечка тока.

Определить ее можно, прикоснувшись жалом пробника к контакту заземления розетки.

Если индикатор засветился – есть утечка.

В поиске причины поможет метод исключения.

Все электрические приборы отключаются от сети, а затем поочередно включаются.

Каждый раз проверяется утечка описанным способом.

Ищем обрыв провода

Если на входе в дом или квартиру ток есть, а в розетках комнат нет, это свидетельствует об обрыве контакта.

Место повреждения проводника приблизительно позволяет найти отвертка-индикатор.

Для этого жало проводится по месту укладки провода, замурованного в стену.

На обрыве индикатор престанет гореть.

Чтобы проверить целую линию проводки, нужно взять индикатор с батарейкой.

Дом необходимо обесточить, взять оголенный провод в одну руку, а жалом отвертки провести по жиле.

Индикатор перестанет гореть на обрыве.

Скрытая электропроводка

Концы, замурованного в стену провода, прикладывают к «пяточке» и щупу отвертки. Если индикатор подает сигнал, обрыва в проводке нет, если провод поврежден, диод не загорится. Провод можно нарастить, если невозможно дотянуться пробником от одного конца до другого. Перед наращиванием дополнительную проводку проверить по аналогии.

Подвох электрической цепи

Бывает, что при тестировании розетки, пробник показывает наличие напряжения сразу на двух проводах. Возникает такой результат, если произошел обрыв нуль, а фаза по замкнутой цепи пошла дальше. Возможные причины:

• Обрыв нулевого провода в щитке подъезда. Устраняется проблема быстро — свой вывод на щитке отсоединяют, зачищают и снова соединяют.
• Выбитый автомат (пробка).
• Слабый контакт, повышенная нагрузка в распределительной коробке квартиры.
• Повреждение электропровода грызунами, ремонтными работами.

Разновидности индикаторов

Главная функция, которую должен выполнять указатель напряжения, это проверка целостности электрической цепи – именно от этого зависит, будет работать включенный в розетку прибор или нет. Различные устройства справляются с этой задачей по-разному – стандартная отвертка индикатор напряжения использует для проверки ток, который уже есть в сети (пассивная), а внутри многофункционального тестера-пробника напряжения есть целая схема с отдельным питанием (активный), что позволяет прозванивать даже обесточенные электрические цепи. Все эти устройства работают по схожему принципу, но имеют некоторые различия в правилах применения.

Пассивная отвертка индикатор

Это однополюсный бытовой индикатор фазы, выполняющий одну-единственную задачу – показать наличие или отсутствие напряжения в определенной точке электрической цепи. Профессиональными электриками не используется, ввиду крайне ограниченного функционала, но дома среди набора инструментов «на всякий случай» она может пригодиться.

Бесспорное преимущество устройства в том, что наличие напряжения однополюсный индикатор показывает после прикосновения к любому токоведущему контакту. Нулевой провод не нужен – его роль выполняет тело человека, что держит в руках отвертку. Наличие или отсутствие фазы показывает неоновая лампа внутри устройства – чтобы проверить напряжение надо жалом отвертки коснуться проводника, а рукой дотронуться до контактной пластины на ручке.

Для защиты пользователя от высокого напряжения между жалом и лампой установлен резистор, но из-за этого индикатор не реагирует на напряжение ниже чем 50-60 вольт.

Активная отвертка индикатор

Внутри корпуса прибора собрана схема, запитанная от собственного источника питания (батарейки), поэтому это более чувствительный детектор напряжения. Вместо неоновой лампы здесь используется светодиод, который реагирует не только на прикосновение к проводнику, но и если жало просто попадает в электромагнитное поле, которое есть вокруг любого проводника под напряжением. Это его свойство с успехом используется для поиска проводки в стенах или мест ее обрыва. Нужно взять отвертку за жало и провести ее вдоль провода – если в каком-то месте лампа перестала светить, значит там (+/- 15 см) повреждена проводка.

Также светодиодный индикатор будет срабатывать если одной рукой дотронуться до жала, а другой до контактной платины в рукоятке. Это свойство широко используется для прозвонки проводов (определения их целостности). Надо просто взять один конец провода в руку, а до другого дотронуться жалом отвертки – если нет обрыва, значит индикатор засветится.

Высокая чувствительность устройства является и его недостатком – так как индикатор может показать наличие напряжения и там, где его никогда не было и наоборот – он не отреагирует на обрыв нулевого провода (разве что поменять фазу и ноль местами).

Многофункциональная активная отвертка индикатор

Этот тестер напряжения является улучшенным вариантом предыдущего инструмента – отличается наличием переключателя, которым можно регулировать чувствительность прибора, а также использовать его в контактном и бесконтактном режиме.

Зачастую такая многофункциональная индикаторная отвертка оснащена жидкокристаллическим мини дисплеем, на котором показывается не только наличие напряжения, но и его вольтаж. Это позволяет определять паразитные токи наводки, которые трудно распознать пользуясь обычным индикатором наличия напряжения в цепи.

Кроме дисплея такие устройства комплектуются зуммером, позволяющим без помех использовать прибор в условиях, когда цифровой индикатор не видно. По сути, ТОПовые модели электронных индикаторных отверток это упрощенные мультиметры, но с одним жалом вместо двух щупов. Некоторые электронные индикаторные отвертки даже способны измерить температуру поверхности, к которой прикасается жало устройства.

Самодельный пробник (контролька)

В сумке электрика зачастую есть самодельный пробник напряжения с обыкновенной лампочкой на 220 вольт – на профессиональном жаргоне получивший название «контролька». Несмотря на размеры, он зачастую бывает более удобным, хотя все его достоинства в полной мере раскрываются при проверке трехфазных сетей.

По сути это обычная лампочка, вкрученная в патрон, а провода исполняют роль щупов, которыми касаются контактов, на которых надо проверить наличие напряжения. По сравнению с другими простейшими пробниками индикаторами, контролька не просто показывает наличие электрического тока – по яркости ее свечения можно понять, нормальное ли в цепи напряжение.

К дополнительным преимуществам относится возможность проверить наличие всех трех фаз. К примеру, если есть три провода и два из них «посажены» на одну фазу, то любой другой указатель напряжения на другом конце провода просто покажет что на каждую жилу приходит фаза, а электродвигатель при этом запускаться не будет. В таком случае берется две контрольки, соединенные последовательно, и свободными щупами проверяются фазы между собой – на проводах с одной фазой лампочки гореть не будут. Плюс ко всему, контрольку всегда можно использовать как дополнительное освещение.

Из минусов устройства выделяется только то, что одну фазу можно проверить только если рядом есть нулевой провод, хотя сложно представить ситуацию с его отсутствием.

Универсальный пробник

Наиболее распространенный указатель напряжения среди инструментов профессионального электрика, совмещающий в себе функциональность и удобство использования. Универсальный прибор, который умеет все: определяет фазу и ноль в сети переменного тока, плюс и минус при постоянном, прозванивает проводку, показывает какое напряжение в цепи, имеет звуковую и визуальную индикацию.

Не все подобные устройства умеют находить проводку сквозь стены, но остальных функций более чем достаточно для ежедневных работ, с которыми сталкивается электрик.

Границы измерений определены качеством изоляции и моделью прибора – 220-380 или указатели напряжения до 1000 в и выше.

Мультиметр – все и сразу

Электрический универсальный тестер, объединяющий в одном корпусе все основные приборы, которыми пользуются электрики и радиолюбители – вольтметр, амперметр и омметр. Кроме того устройство может проверять диоды и транзисторы, а также измерять емкость конденсаторов.

Указатель напряжения отличается высокой точностью измерений – в зависимости от выставленного режима, определяет силу тока, сопротивление проводников и прочие значения до сотых и тысячных долей единиц. Для вывода результатов измерений оснащен жидкокристаллическим индикатором.

Отвертка с неоновой лампой

Еще одним видом, кроме простой индикаторной отвертки, является пробник напряжения, оснащенный неоновой лампой.

Такой прибор функционирует следующим образом:

• электрический ток, который имеется на измеряемой поверхности, отдается на жало измерителя;
• затем ток через резистор (ограничивает ток), имеющий 0,5 мОм (предельный минимум), попадает на контакт вмонтированной в корпус изделия неоновой лампы;
• второй контакт цепи, необходимый для включения данного типа источника света, замыкается на человеке, на рукоятке отвертки.

Обратите внимание! Данный тип индикатора напряжения характеризуется включением в цепь лампочки параметров емкости и сопротивления тела человека.

В результате при использовании такого инструмента свечение будет происходить только в случае присутствия напряжения. Вместе с тем, при отсутствии контакта с телом человека, ее свечение наблюдаться не будет.
К недостатку такого индикатора напряжения можно отнести достаточно высокий порог, применяемый для индикации напряжения (от 60В). Модели с неоновой лампочкой хорошо зарекомендовали себя в ситуации поиска фазы или определения присутствия напряжения. С ее помощью нельзя определить обрыв цепи.

Индикатор напряжения со светодиодной лампочкой

Более популярным и востребованным на сегодняшний день типом индикаторной отвертки являются модели, оснащенные светодиодной лампочкой.

Принцип функционирования этого инструмента будет аналогичным тому, как работает отвертка индикаторного типа с неоновой лампочкой. Главное отличие между моделями заключается в том, что светодиодные разновидности имеют значительно более низкий порог для индикации напряжения. Здесь свечение светодиода будет наблюдаться при наличии напряжения, меньше чем 60В.

Индикатор напряжения на батарейках

Кроме вышеописанных моделей существуют отвертки индикаторного типа, которые оснащены светодиодным источником света и работают от батареек (автономных источников питания).

Такого рода изделия являются многофункциональными, что позволяет использовать их в самых разнообразных ситуациях. Поддерживать многофункциональность позволяют дополнительный элемент в устройстве таких инструментов — биполярный транзистор.
В перечень функций индикаторных автономных отверток со встроенным в корпус светодиодом входят:

• нахождение обрыва цепи;
• определение фазы;
• нахождения места, в котором произошло повреждение проводника;
• определение места дислокации проводки. Такая функция стала доступной благодаря наличию напряжения в этом бесконтактном способе;

Обратите внимание! Способность бесконтактного поиска проводящей электросистемы основана на наведении величины магнитного поля.

• определение полярности разных источников тока.

Кроме этого необходимо отметить, что подобного рода инструменты способны на определение микроволнового излучения. Поэтому они могут также использоваться для работы с микроволновыми печами.

Электронный тип индикатора напряжения

Еще одним видом индикаторного типа отвертки является электронная модель. Такая отвертка может быть представлена в двух видах:

• с жидкокристаллическим экраном;
• без него.

Данный вид инструмента оснащен звуковой сигнализацией, активация которой свидетельствует о наличии напряжения. По своей сути этот прибор напоминает упрощенный и довольно удобный в эксплуатации мультиметр.
С помощью встроенного ЖК-дисплея можно не только определять, но и узнавать величину напряжения. Обычно этот параметр находится в диапазоне от 12В до 220В.
Принцип работы электронных индикаторов напряжения аналогичен всем другим моделям.

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.

Как правильно пользоваться индикаторной отверткой

Изначально необходимо убедиться в работоспособности инструмента. Для  этого вставляем индикаторную отвертку в исправную розетку с напряжением и определяем фазу с нулем.

Наиболее чаще данный инструмент используется для определения фазы и нуля. Если тестер без батарейки, то дотрагиваемся жалом до поверхности, прижимаем плямбу пальцем и смотрим на показания индикатора.

Если лампа загорается, то это говорит, что провод фазный или же поверхность находится под напряжением. Не загорающийся же индикатор свидетельствует об отсутствии напряжения или же о нулевом проводе (см. рисунок ниже).

Можно проверить целостность обычной лампочки (рисунок ниже). Для этого берем ее в руку, зажимаем пальцами центральный контакт лампы (там, где резьба), дотрагиваемся жалом до пятака, другим пальцем накрываем плямбу.

Проверка целостности лампочки

Если индикатор на отвертке загорается, то лампа исправна. Также можно определить в стене наличие проводки, но по причине крайне большой погрешности, использовать данный инструмент в таких целях настоятельно не рекомендуется.

Фазоопределитель своими руками

Как сделать индикаторную отвертку своими руками, чтобы использовать ее для исследования электрооборудования.

Сделать ее можно используя простую электрическую схему. Собранный тестер позволит определить наличие напряжение в розетке, патроне и других электрических приборах.

Для сборки схемы необходимо взять резистор 2.5 МОм, резистор 100 Ом, транзистор, подойдет, КТ-312, светодиод и источник напряжения 3.5 вольта (батарейки). При сборке пробника учитывают, что база транзистора расположена справа, эмиттер слева, а коллектор в центре.

К коллектору транзистора припаивают минус светодиода. К плюсу диода припаивается резистор номиналом 100 Ом. К эмиттеру КТ-312 припаивается минус источника питания. К выводу резистора на 100 Ом припаивается положительный вывод с источника питания. К базе транзистора припаивается резистор на 2.5 Мом, он будет исполнять роль щупа.

Проверку самодельным тестером выполняют по известному алгоритму. Вместо контактной площадки палец прикладывают на плюс или минус источника питания. Свободный вывод резистора прикладывают к клемме выключателя, контакту патрона, помещают поочередно в отверстия розетки.

При попадании на контакт под напряжением светодиод будет загораться, ничего не произойдет, если контакт резистора попадет на нуль.