В "Радио", 2002, № 2 в статье А. Бельского "Оценка толщины лакокрасочного покрытия" был описан простой прибор, способный выявить места с неравномерной толщиной защитного слоя эмали на кузове автомобиля. Ниже мы помещаем описание еще одного измерителя толщины покрытия, который обладает более высокими эксплуатационными качествами.
В последние несколько лет в России отмечен повышенный спрос на подержанные легковые автомобили зарубежного производства. Ни для кого не секрет, что многие из этих машин имеют кузова, прошедшие восстановительный ремонт после различных дорожно-транспортных происшествий.
Почти безупречный слой эмали нередко скрывает под собой сильно помятые места, а то и факт сварки кузова из двух частей. Продают же эти машины по ценам "небитых". Измеритель толщины покрытия может помочь выявить подобные дефекты.
Прибор, описанный А. Бельским в "Радио", 2002, № 2, с. 57, может измерять толщину эмали, нанесенной только на ферромагнитную основу. Датчик рассчитан на работу с плоскими поверхностями - уже при небольшой кривизне резко увеличивается погрешность измерения. Кроме этого, для питания прибора требуется сеть переменного тока напряжением 220 В.
Измеритель толщины покрытия, описанный ниже, представляет собой емкостный датчик, подключенный к измерителю малых значений емкости (которым может служить любой портативный мультиметр с функцией "Сх"). Показания измерителя не зависят ни от металла, на который нанесено контролируемое покрытие (сталь, оцинкованная сталь, алюминиевый сплав и пр.), ни от его толщины.
Датчик представляет собой две обкладки двух последовательно включенных конденсаторов, третьей общей обкладкой которых служит металлическая поверхность с исследуемым покрытием (рис. 1,а и б). Если предположить, что площадь обкладок строго одинакова и покрытие равномерно по толщине и диэлектрической проницаемости, емкость конденсаторов С1=С2=С, а емкость датчика Сд = 0,5С + Сп, где Сп - паразитная емкость между рабочими обкладками и проводниками, соединяющими датчик с измерителем емкости.
Легко видеть, что, во-первых, разрешающая способность датчика тем больше, чем меньше паразитная емкость С по отношению к С, и, во-вторых, емкость датчика и толщина покрытия находятся в обратной зависимости.
Измеритель емкости (я пользуюсь прибором MASTECH M890G) питается от встроенной батареи. Датчик питания не требует.
Конструкция датчика не отличается большой критичностью. Устройство одного из его вариантов изображено на рис. 2. В качестве корпуса использована стандартная сетевая вилка, у которой удалены контактные штыри (держатель штырей сохранен) и плоским напильником выровнена рабочая кромка.
К кромке клеем "Момент" прикрепляют диск диаметром 37 мм, вырезанный из стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. Предварительно в диске сверлят два отверстия для выводов обкладок. Из мягкой листовой микропористой резины толщиной 3...4 мм с гладкими поверхностями вырезают диск такого же диаметра и прорезают в нем такие же отверстия. Резиновый диск наклеивают на стеклотекстолитовый так, чтобы отверстия совпали.
Обкладки вырезают из медной или латунной фольги толщиной 0,05...0,1 мм с припуском по наружному контуру. К обкладкам, напротив отверстий, припаивают по выводу длиной 300 мм провода МГТФ или МГШС сечением 0,07...0,25 мм2. Вывод в месте пайки должен быть перпендикулярен обкладке. Выводы пропускают через отверстия и тем же клеем приклеивают обкладки к резиновому диску так, как показано на чертеже. Выступающие излишки фольги обрезают ножницами, выравнивают по краям и зачищают от заусенцев со стороны рабочей поверхности мелкозернистой наждачной бумагой.
Чтобы обеспечить минимальную собственную емкость соединительного кабеля, его лучше изготовить самостоятельно. Для этого на каждый вывод датчика надевают по отрезку полиэтиленовой трубки - внутренней изоляции телевизионного кабеля. Если отверстие в трубке настолько мало, что продеть в него выводы не удается, их нужно заменить отрезками обмоточного провода диаметром 0,1...0,12 мм. Концы кабеля обязательно фиксируют в корпусе датчика и на колодке разъема.
Колодку вырезают из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Фольгу нужно удалить, оставив ее только на контактных штырях.
При аккуратном выполнении датчика его полная емкость не превышает 10 пФ. Для сравнения: измеренная емкость при определении толщины покрытия около 0,05 мм равна примерно 100 пФ.
Теперь остается только составить калибровочную таблицу в том же порядке, как это описано в упомянутой статье А. Вельского. В качестве "калибра" используют листы бумаги известной толщины. Несмотря на то что калибровочная зависимость нелинейна, на практике это не столь важно, поскольку основное назначение прибора - поиск участков с покрытием неравномерной толщины.
Коротко о работе с прибором. Перед измерением исследуемую поверхность необходимо очистить от пыли и высушить. Датчик плотно прижимают к поверхности в месте, имеющем минимальную кривизну, и добиваются максимального показания прибора. Повторяют измерения в нескольких характерных точках. Если объектом исследования является автомобиль, целесообразно перед этим снять аналогичную таблицу показаний прибора с нового автомобиля этой модели в автосалоне.
В заключение отмечу, что многим покажется более удобным работать с аналоговым измерителем емкости с микроамперметром на выходе и батарейным питанием. Описания таких приборов можно найти в журнале "Радио".
Автор: И.Чеховский, г.Щелково Московской обл.