Post on 04-Jul-2015
1. Traductoare inductive de proximitate
În scopul măsurării mărimilor fizice care intervin într-un proces
tehnologic, este necesară de obicei convertirea acestora în mărimi de
altă natură fizică pentru a fi introduse cu uşurinţă într-un circuit de
automatizare.
Elementul care permite convertirea unei mărimi fizice (de obicei
neelectrică) într-o altă mărime (de obicei electrică) dependentă de
prima, în scopul introducerii acesteia într-un circuit de automatizare,
se numeşte traductor.
În structura traductoarelor se întâlnesc, în general, o serie de
subelemente constructive, ca, de exemplu: convertoare, elemente
sensibile, adaptoare etc.
Structura generală a traductoarelor este foarte diferită de la un tip de
traductor la altul, cuprinzând unul, două sau mai multe convertoare
conectate în serie.
În general (în sens larg) proximitatea exprimă gradul de apropiere
dintre două obiecte, dintre care unul reprezintă sistemul de referinţă.
Se poate realiza controlul poziţiei unui obiect care se deplasează,
fără contact între acesta şi referinţă.
În categoria măsurărilor de proximitate intră :
3
- sesizarea capetelor de cursă ;
- sesizarea interstiţiului dintre suprafeţe ;
- sesizarea prezenţei unui obiect în câmpul de lucru etc.
Traductoarele de proximitate au de regulă o caracteristică de tip
releu, mărimea de ieşire având variaţii discrete (" tot sau nimic ")
discerne între două valori care reprezintă (convenţional) prezenţa sau
absenţa corpului controlat.
Această particularitate conduce la realizarea compactă a
traductorului, elementul sensibil şi adaptorul (ES + AD) fiind
plasate în aceeaşi unitate constructivă.
Schema de principiu a acestui traductor este dată în figura 1.1.
Detectorul are rolul de a converti informaţia asupra poziţiei unui
obiect metalic (în raport cu faţa sensibilă) în semnal electric. Blocul
adaptor prelucrează semnalul electric de la ieşirea detectorului şi
comandă un etaj final cu ieşire pe sarcină de tip releu. Blocul de
alimentare furnizează tensiunea necesară circuitelor electronice.
Fig. 1 - Schema bloc a traductorului inductiv de proximitate.
4
Oscilatorul din blocul-detector întreţine, prin câmpul magnetic
alternativ, oscilaţiile în jurul bobinei ce formează (împreună cu
miezul de ferită) faţa sensibilă a detectorului.
Când un obiect metalic (cu proprietăţi feromagnetice) intră în
câmpul magnetic al detectorului, în masa metalului apar curenţi
Foucault care generează, la rândul lor, un câmp magnetic de sens opus
câmpului principal pe care îl atenuează puternic şi ca urmare
blochează oscilaţiile.
Caracteristicile de funcţionare ale traductorului pot fi apreciate în
funcţie de valorile cotelor utile, notate în figura 2 prin: e – grosimea
ecranului metalic (grosimea obiectului detectat); - lăţimea ecranului;
L – lungimea ecranului; x – distanţa de la marginea ecranului la
centrului feţei sensibile; y – acoperirea feţei sensibile de către ecranul
metalic; z – distanţa de la ecran la faţa sensibilă; zN – distanţa
nominală de detecţie (sesizare).
Fig. 2 - Dimensiunile de gabarit ale traductorului inductiv de
proximitate.
Principalele caracteristici funcţionale:
5
a) Zona de acţiune,[2] delimitată de valorile [ 3 … 40 ] mm, este
cuprinsă între curba de anclanşare (oprirea oscilaţiilor) şi curba de
declanşare (pornirea oscilaţiilor);
b) Distanţa utilă de detecţie – , influenţată puternic de natura
şi dimensiunile obiectului (ecranului), cât şi de variaţia temperaturii, a
tensiunii de alimentare şi de dispersiile câmpului magnetic (din
fabricaţie).
c) Fidelitatea reprezintă toleranţa preciziei de reperare a
punctelor de oprire şi pornire a oscilaţiilor, când se menţin constanţi
următorii parametri : distanţa, sensul şi viteza de deplasare,
temperatura şi tensiunea de alimentare.
d) Histerezisul reprezintă cursa (distanţa) dintre punctele de
oprire şi de pornire a oscilaţiilor în aceleaşi condiţii (figura 3).
e) Durata impulsului de ieşire, determinată de viteza deplasării
ecranului (obiectului) şi dimensiunile acestuia.
Constructiv traductoarele inductive de proximitate se realizează în
două variante:
1) cu faţa sensibil inclusă frontal sau lateral în corpul propriu-zis
al traductorului ;
2) cu faţa sensibil separată şi legată prin cablu flexibil de corpul
traductorului.
6
Fig. 3 – Histerezisul unui traductor de proximitate
Fig. 4 – Traductor magnetic de proximitate
2. Masurarea deplasarilor cu traductoare inductive
2.1. Traductoare inductive de deplasare
Principiul de funcţionare a traductorului inductiv de deplasare este
ilustrat în figurile de mai jos:
Traductor cu armătură mobilă (pentru deplasări mici, de ordinul zecimilor de milimetru).
7
Traductor cu miez mobil (pentru deplasări mari)
2.2. Formule si scheme folosite
Deplasarea x a miezului magnetic intre cele doua bobine care
constituie traductorul diferential, determina variatii in sensuri opuse
ale inductivitatiilor
Tensiunea de iesire Vm, masurata pe priza mediana a traductorului
este :
8
Deci tensiunea de iesire este direct proportionala cu deplasarea
miezului magnetic, in limitele analizei de prim ordin.In realitate
aceasta dependenta rezulta neliniara:
Neliniaritatea este determinata de termenul de ordinul3 si
ponderea sa este mica pentru ca x/x0< ½.
R1,R2 sunt rezistentele bobinelor determinate de pierderile
magnetice si prin curenti Foucoutt.Prin deplasarea miezului magnetic
aceste rezistente se modifica si ele dar acest efect poate fi neglijat daca
se alege un miez nagnetic cu un ciclu de histerezis ingustsi cu
rezistivitate mare.
Schema bloc a circuitului este:
9
2.3. Datele obtinute experimental sunt date in tabelul de mai jos:
X[mm] 0 2 4 6 8 10 12 14 16XME[mm
]0.041
0.136
0.25
0.46
0.65
0.85
1.05
1.261.46
L1[mH] 7.74 7.68 7.41
6.88
6 4.89
3.73
2.762.11
L2[mH] 2.28 2.97 3.94
5.02
6.03
6.7 7.16
7.447.56
L1-L2[mH]
5.46 4.71 3.47
1.86
-0.03
-1.81
-3.43
-4.68
-5.45
10
Obs. Semnalul TP7 este putin deplasat fata de referinta datorita
locului de unde se preia.
Se observa ca pozitia de echilibru este x=8 mm si alegem duoa
pozitii simetrice fata de aceasta la x1=6mm si x2=10mm si vizualizam
curentul de intrare in FTJ pentru cele doua pozitii
2.4. Raspunsuri la intrebari
Amplitudinea de oscilatie a oscilatorului OSC trebuie stabilizata
deoarece oscilatorul furnizeaza o tensiune alternativa pentru
alimentarea traductorului si o tensiumn de referinta pentru comanda
detectorului sensibil de faza DSF.
Tensiunea alternativa furnizata pentru alimentarea traductorului,
Va, trebuie sa aiba amplitudinea de oscilatie stabilizata pentru ca
amplitudinea de oscilatie a tensiunii de la iesirea traductorului Vm sa
fie proportionala cu x deplasarea miezului magnetic sa fie stabilizata.
Semnalul sinusoidal aplicat traductorului trebuie sa fie pur pentru
ca si semnalul de la iesirea traductorului sa fie pur, deoarece, pe de o
parte, semnalul de la iesirea traductorului este proportional cu
deplasarea x a miezului magnetic, iar pe de alta parte semnalul de
laiesirea trebuie sa fie pur pentru ca acesta este in continuare
11
amplificat de amplificatorul transconductanta ATA care este acordat
pe frecventa oscilatorului.
Oscilograma care evidentieaza eventualul dezacord dintre frecventa
semnalului si frecventa pe care este acordat amplificatorul de
transimpedanta ATA este TP7 deoarece OSC furnizeaza o tensiune
alternativa pentru alimentarea traductorului,aceasta tensiune este
proportionala cu tensiunea de la iesirea traductorului Vm aceasta din
urma fiind si tensiunea de la intrarea amlificatorului
transconductantaATA a carui marime de iesire este curentul debitatb
in secundarul S la intrarea DSF.
Criteriile de dimensionare a elementelor din FTJ sunt:
Frecventa de taiere a filtrului > frecventa oscilatorului pentru
a inlatura armonicele superioare din spectrul oscilatorului in
cazul in care semnalul nu este pur.
Tensiunea carecade pe condensatorul C7 sa fie egala cu
tensiunea de la iesirea DSF astfel incat sa poata fi indeplinita
conditia de adaptare.
2.4. Traductoare inductive diferentiale de deplasare de tip TL 402
In aceasta parte se vor efectua masuratori cu precizie ridicata a
diverselor piese aflate la masa de masura .
Se foloseste comparatorul electronic de tipul CP402 cu
traductoare inductive diferentiale de deplasare de tip TL 402.
12
Aranjamentul experimental cuprinde stativul care este alcatuit
din: coloana cu surub rectificat cu pasul de14mm, surub de blocare a
masutei suport, surub de reglajal pozitiei masutei suport, surub pentru
blocarea traductorului, piulita manson pentru reglarea inaltimii
suportului traductorului, surub de blocare a suportului traductorului si
comparatorul CP 402 cu urmatoarele elemente: instrument indicator,
lampa de semnalizare pornit /oprit, comutator de pornire si de alegere
a domeniului de masurare in m, comutatorul modului de lucru.
Schema bloc a comparatorului este indicatain figura de mai jos
si cuprinde:
oscilatorul cu o frecventa de aproximativ 5kHz, stabilizat in
amplitudinecare genereaza doua tensiuni in antifaza +Va si –Va;
amplificator sumator de curent alternativ ASA care insumeaza
iesirile traductoarelor A si B si iesirea potentiometrului P, de fixare
a originii;
detectorul sensibil de faza DSF si filtrul trece jos FTJ ;
indicatorul I;
placa de masura PM.
13
Tensiunea de la iesirea din FTJ se obtine nula pentru ca filtrul are o fercventa de taiere foarte mica si de aceea niveleaza semnalul obtinand componenta de curent continuu. Se obtine valoare nula pentru ca valoarea maxima a tensiunii este 1.4V, iar valoarea minima este –1.4V(tensiunea de cap de scara este de 1V,curent continuu).
Teniunea de masa se obtine nula.
Diferenta dintre cele doua cale este de 240m, iar diversele valori ale pieselor masurate sunt date in tabelul de mai jos:
Piesa Grosime[m]
1 502 303 304 505 27
14
6 47 6
3. Norme de protecţia muncii (N.T.S. şi P.S.I)
Măsuri privind construcția aparatelor
Masurile constructive care se iau se împart in mai multe categorii:
- Protecţia împotriva electrocutării prin asigurarea izolaţiei,
atât a pieselor de manevra, cat si a celorlalte piese metalice cu care
operatorul poate veni accidental in contact. Piesele de manevra
trebuie sa fie din material izolant sau imbricate in material izolant, iar
piesa metalica pe care acţionează piesa de manevra trebuie sa fie
izolata fata de pârtile sub tensiune, respectându-se distantele de
străpungere si conturnare stabilite de norme. Cadrul metalic al
aparatului trebuie sa fie prevăzut cu şurub de punere la pământ, iar
zona din jurul şurubului trebuie sa fie cositorita si sa romana nevopsita
pentru a se asigura un contact electric bun al conductorului de legare
la pământ.
* Nota. Pentru mai multa siguranţa împotriva electrocutării, este
recomandata folosirea tensiunii nepericuloase de 24 V in toate
circuitele de comanda.
Aparatele care nu sunt montate in încăperi speciale trebuie sa
fie închise in carcase. In locurile umede, cu pericol mare de
15
electrocutare, carcasele trebuie sa nu poată fi deschise de personal
necalificat; ele trebuie sa fie prevăzute cu şuruburi necesitând chei
speciale (de exemplu, şuruburi cu cap triunghiular) sau cu blocaje care
sa nu permită deschiderea capacului decât după ce întreruptorul
interior a fost scos de sub tensiune.
- Protecţia împotriva acţionarii accidental a aparatelor prin
prevederea butonului de comanda cu inele de protecţie. Pentru
evitarea comenzilor greşite, indicaţiile butoanelor trebuie sa fie foarte
clare, eventual cu imagini sugestive.
- Protecţia împotriva manifestărilor exterioare ale întreruperii
curenţilor: flăcări, gaze fierbinţi, gaze ionizate etc. Pentru aceasta,
carcasele de protecţie trebuie sa rezidite la presiunea gazelor produse
la întreruperea curentului corespunzător capacitaţii de rupere, ieşirea
gazelor fierbinţi trebuie sa fie orientata numai in sus, in afara zonei in
care s-ar putea găsi mana sau fata operatorului.
Masuri privind exploatarea aparatelor
Masurile care trebuie luate in exploatare se împart in:
- masuri care trebuie luate la montarea aparatelor;
- măsuri care trebuie luate in cursul exploatării.
La montarea aparatelor este necesar:
- să se verifice concordanta dintre parametrii instalaţiei și
datele marcate pe aparat sau înscrise in catalogul produsului;
- să se verifice izolaţia aparatului și funcţionarea lui corecta;
- să se fixeze bine aparatele pe panou sau pe perete, să se
etanşeze corect
- trecerile conductoarelor, să se închidă bine capacele, sa se
respecte distantele minime prevăzute in instrucţiuni fata de alte
16
aparate si in special in partea superioară față de alte piese puse la
pământ sau sub tensiune;
- să se instruiască personalul asupra modului de deservire
marcându-se explicit butoanele si manetele de comanda și afişându-se
principalele indicaţii privind acţionarea maşinii și în special acţiunile
periculoase care trebuie evitate.
În exploatarea aparatelor este necesar:
- să nu se intervină la aparate decât după ce au fost sigur
scoase complet de sub tensiune, de la întreruptorul sau separatorul din
amonte. La acesta trebuie atârnata o tăblița cu textul “Atenție! Se
lucrează pe linie";
- orice manevra la aparatele deschise trebuie făcuta cu mana
protejata cu mănușă electroizolantă de cauciuc și cu față ferita printr-o
mască sau un paravan.
ATENTIE! Închiderea este mai periculoasa decât deschiderea nu
uitaţi că puteţi închide pe un scurtcircuit
17