06_Sisteme de Reglare Automata I

nvmntul profesional i tehnic n domeniul TIC Proiect cofinanat din Fondul Social European n cadrul POS DRU 2007-2013 Beneficiar Centrul Naional de Dezvoltare a nvmntului Profesional i Tehnicstr. Spiru Haret nr. 10-12, sector 1, Bucureti-010176, tel. 021-3111162, fax. 021-3125498, [email protected]

Titlul modulului: Sisteme de reglare automat

Material de nvare partea I

Domeniul: Electronic automatizri Calificarea: Tehnician n automatizri

Nivel 3

2009

AUTOR: NINA CIOBANU profesor, gradul I, Grup colar Naval Viceamiral Ioan Blnescu Giurgiu

COORDONATOR: GABRIELA DIACONU - profesor, gradul I, Grup colar Chimie Costin Neniescu Bucureti

CONSULTAN: IOANA CRSTEA expert CNDIPT GABRIELA CIOBANU expert CNDIPT ANGELA POPESCU expert CNDIPT DANA STROIE expert CNDIPT

Acest material a fost elaborat n cadrul proiectului nvmntul profesional i tehnic n domeniul TIC, proiect cofinanat din Fondul Social European n cadrul POS DRU 20072013 2

CuprinsI. Introducere................................................................................................. 4Fia de documentare 4. Performane staionare i tranzitorii..............................................................5

II. Resurse...................................................................................................... 8Tema 1. Sisteme de Reglare Automat (SRA); noiuni generale......................................9 Fia de documentare 1. Prezentarea Sistemelor de Reglare Automat (SRA)...................................9 Sistem de Reglare Automat (SRA) - un sistem n care, ntre mrimea de ieire i mrimea de intrare, fr intervenia omului, se realizeaz automat o relaie funcional, care reflect legea de conducere a unui proces...............................................................9 Rolul SRA - asigur meninerea automat fr intervenia omului a unor mrimi tehnologice la o valoare prestabilit, de regim..................................................................9 obiectul SRA - nlocuirea omului n realizarea diverselor operaii din procesul de producie............................................................................................................................9

Rolul elementelor componente ALE SRA...............................................11Activitatea de nvare 1.1 SRA definiie, rol, scop. Clasificarea SRA........................13 2 - nlocuirea omului n realizarea diverselor operaii din procesul de producie............13 3 sistem la care, ntre mrimea de ieire i mrimea de intrare, se realizeaz automat o relaie funcional, care reflect legea de conducere a unui proces............................13 4 realizeaz corecia valorii parametrului reglat, manual sau automat.......................14 Activitatea de nvare 1.2 Schema bloc a unui SRA. Mrimi de intrare/ieire. Rolul componentelor.................................................................................................................16

..................................................................................................................... 18Activitatea de nvare 1.3 Descrierea funcionrii dup schema bloc..........................18 Tema 2. Semnale utilizate n SRA...................................................................................19 Fia de documentare 2. Semnale utilizate n SRA.............................................................................19 Activitatea de nvare 2.1 Semnale utilizate n SRA......................................................21 2. ..........................................................................................................................22 3. ..........................................................................................................................22 4. .............................................................................................................................23 5. ........................................................................................................................23 Tema 3. Regimuri de funcionare ale unui SRA..............................................................23 Fia de documentare 3. Regim staionar i regim tranzitoriu............................................................23

Este un regim de echilibru static, cnd mrimile de intrare i de ieire sunt constante n timp; se mai numete i regim static.......................24 regimUL tranzitoriu (DINAMIC):................................................................25Activitatea de nvare 3.1 Regimurile de funcionare ale SRA ....................................27 Tema 4. Performanele unui SRA....................................................................................30 Fia de documentare 4. Performane staionare i tranzitorii............................................................30 Activitatea de nvare 4.1 Performane staionare i tranzitorii......................................33 Tema 5. Traductoare.......................................................................................................35 Fia de documentare 5. Generaliti despre traductoare....................................................................35 Traductoarele sunt cunoscute i sub denumirea de elemente de msur, destinate msurrii mrimilor conduse i a unor mrimi semnificative, pe baza crora se pune n eviden echilibrul proceselor..........................................................................................36 Prin intermediul traductoarelor putem obine informaiile necesare conducerii automate a proceselor n circuit nchis ...........................................................................................36 Traductoarele sunt montate de regul pe bucla de reacie.............................................36 Activitatea de nvare 5.1 Generaliti despre traductoare ...........................................41 Competena: C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente............................41 Tema 6. Tipuri de traductoare.........................................................................................44 Fia de documentare 6. Tipuri de traductoare..................................................................................44 3

Traductoare de poziie i deplasare...................................................................................................44 Traductoare de for i cupluri...........................................................................................................46 Traductoare de presiune.....................................................................................................................46 Traductoare de nivel...........................................................................................................................47 Traductoare de debit...........................................................................................................................48 Traductoare de temperatur................................................................................................................49 Adaptoare............................................................................................................................................51 Aceste tipuri de adaptoare sunt frecvent utilizate n cadrul sistemului electronic E, ntruct multe dintre traductoarele acestui sistem conin elemente sensibile care au ca mrime de ieire o deplasare liniar sau unghiular. Aa este cazul traductoarelor de presiune, nivel, debit................52 Adaptorul deplasare unghiular-curent ELT370 ..............................................................................52 Folosete principiul convertirii unei deplasri mecanice (rotire) ntr-un semnal de curent alternativ, a crui amplitudine este proporional cu deplasarea. Adaptorul ELT370 este plasat n aceeai carcas cu elementele sensibile ale traductoarelor n care este cuplat..............................................52 Activitatea de nvare 6.1 Traductoare de poziie i deplasare.....................................54 Activitatea de nvare 6.2 Traductoare de poziie i deplasare.....................................56 Activitatea de nvare 6.3 Traductoare de for i cupluri..............................................58 Activitatea de nvare 6.4 Timbre tensometrice.............................................................60 Activitatea de nvare 6.5 Traductoare de presiune.......................................................62 Activitatea de nvare 6.6 Traductoare de nivel.............................................................65 Activitatea de nvare 6.7 Traductoare de debit.............................................................67 Activitatea de nvare 6.8 Traductoare de temperatur.................................................69 Activitatea de nvare 6.9 Adaptoare.............................................................................71

III. Glosar.....................................................................................................73 IV. Bibliografie............................................................................................75

I. IntroducereMaterialul de nvare are rolul de a conduce elevul la dobndirea competenelor : C27.1. - Identific performanele unui SRA C27.2. - Prezint funcionarea elementelor componente Domeniul: Electronic i automatizri Calificarea: Tehnician n automatizri Nivelul de calificare: 3 4

Materialul cuprinde: fie de documentare activiti de nvare glosar

Prezentul material de nvare, se adreseaz elevilor din cadrul liceelor tehnologice, domeniul Electronic i automatizri, calificarea Tehnician n automatizri. Competena / rezultatul nvrii C27.1. Identific performanele unui SRA

Teme Tema 1 Sisteme de reglare automat; noiuni generale

Elemente componente Fia de documentare 1. Prezentarea Sistemelor de Reglare Automat (SRA) Activitatea de nvare 1.1. SRA definiie, rol, scop. Clasificarea SRA Activitatea de nvare 1.2. Schema bloc a unui SRA. Mrimi de intrare/ieire. Rolul componentelor. Activitatea de nvare 1.3. Descrierea funcionrii dup schema bloc

C27.1. Identific performanele unui SRA

Tema 2 Semnale utilizate n SRA

Fia de documentare 2. Semnale utilizate n SRA Activitatea de nvare 2.1. Recunoaterea semnalelor tip utilizate n SRA Fia de documentare 3. Regimuri de funcionare ale SRA Activitatea de nvare 3.1. Regimurile de funcionare ale SRA


Tema 3 Regimuri de funcionare ale unui SRA Tema 4 Performanele unui SRA 5


Fia de documentare 4. Performane staionare i tranzitorii

Competena / rezultatul nvrii

Teme

Elemente componente

Activitatea de nvare 4.1. Performanele unui SRA C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente Tema 5 Traductoare Fia de documentare 5. Generaliti despre traductoare Activitatea de nvare 5.1. Traductoare. Generaliti. Clasificare. Tema 6 Tipuri de traductoare Fia de documentare 6. Tipuri de traductoare Activitatea de nvare 6.1. Traductoare de poziie i deplasare Activitatea de nvare 6.2. Traductoare de poziie i deplasare Activitatea de nvare 6.3. Traductoare de for i cupluri Activitatea de nvare 6.4. Timbre tensometrice Activitatea de nvare 6.5. Traductoare de presiune Activitatea de nvare 6.6. Traductoare de nivel Activitatea de nvare 6.7. Traductoare de debit Activitatea de nvare 6.8. Traductoare de temperatur Activitatea de nvare 6.9. Adaptoare

C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente

6

Dup parcurgerea celor ase teme, ce vizeaz primele dou competene din standard, absolvenii nivelului 3, calificarea Tehnician n automatizri, vor fi capabili s recunoasc un SRA n funcie de categorie, s descrie semnalele utilizate n SRA, s caracterizeze regimurile de funcionare i performanele SRA cu legi de reglare obinuite i speciale, s identifice tipuri de traductoare din construcia SRA, s explice funcionarea traductoarelor din SRA pe baza caracteristicilor generale, conform criteriilor de performan din SPP.

7

II. ResursePrezentul material de nvare cuprinde diferite tipuri de resurse care pot fi folosite de elevi: fie de documentare activiti de nvare

Elevii pot folosi att materialul prezent (n form printat) ct i varianta echivalent online.

8

Tema 1. Sisteme de Reglare Automat (SRA); noiuni generaleFia de documentare 1. Prezentarea Sistemelor de Reglare Automat (SRA) ROLUL I OBIECTUL UNUI SRA Sistem de Reglare Automat (SRA) - un sistem n care, ntre mrimea de ieire i mrimea de intrare, fr intervenia omului, se realizeaz automat o relaie funcional, care reflect legea de conducere a unui proces. Rolul SRA - asigur meninerea automat fr intervenia omului a unor mrimi tehnologice la o valoare prestabilit, de regim. Obiectul SRA - nlocuirea omului n realizarea diverselor operaii din procesul de producie. CRITERII DE CLASIFICARE A SRA 1. Dup caracterul informaiei apriorice asupra IT: SRA cu informaie aprioric complet SRA cu informaie aprioric incomplet. Dup dependenele n regim staionar dintre mrimile de ieire i de intrare ale elementelor componente: SRA liniare ; SRA neliniare ; Dup caracterul prelucrrii semnalelor : SRA continue ; SRA discrete ; Dup aspectul variaiei n timp a mrimii de intrare (i deci i a mrimii de ieire) : sisteme de reglare automat ; sisteme cu program ; sisteme de urmrire ; Dup numrul de bucle principale (de reglare) : SRA cu o bucl de reglare ; SRA cu mai multe bucle de reglare ; Dup viteza de rspuns a IT la un semnal aplicat la intrare : SRA pentru procese rapide ; SRA pentru procese lente ;

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Dup modul de anihilare a mrimii perturbatoare : o SRA dup abatere ; o SRA dup perturbare ; o SRA combinate sau n cascad ;

8.

Dup caracteristicile construciei dispozitivelor de automatizare : SRA unificate ; SRA specializate ; 9. Dup agentul purttor de semnal : SRA electronice, SRA pneumatice, SRA hidraulice, SRA mixte. SCHEMA BLOC SRA: Xp Xi + EC

RAA

Xc

EE

Xm

IT

Xe

Xr

Xe Tr

ELEMENTE COMPONENTE: EC RA EE Tr IT element de comparaie regulator automat elementu de execuie traductor - instalaie tehnologic

MRIMI DE INTRARE/IEIRE: Xi Xr mrimea de intrare n sistem mrimea de reacie semnalul de eroare (abaterea) mrimea de comand mrimea de execuie mrimi perturbatoare 10

Xc Xm Xp

Xe

mrimea de ieire

ROLUL ELEMENTELOR COMPONENTE ALE SRA Elementul de comparaie (EC) - compar permanent mrimea de ieire a instalaiei tehnologice cu o mrime de acelai fel cu o valoare prescris (considerat constant), rezultatul comparaiei fiind semnalul de eroare (abaterea); este de regul un comparator diferenial; Regulatorul automat (RA) - efectueaz anumite operaii asupra mrimii primit la intrare, respectiv are rolul de a prelucra aceast mrime dup o anumit lege, numit lege de reglare, rezultatul fiind mrimea de comand Xc aplicat elementului de execuie; Elementul de execuie (EE) - intervine n funcionarea instalaiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglai conform mrimii de comand transmise de RA; Instalaia tehnologic (IT) este, n cazul general, un sistem supus unor aciuni externe numite perturbaii i aciunii comenzii generate de RA, a crui mrime de ieire este astfel reglat conform unui program prescris; Traductorul (Tr) - transform mrimea de ieire a IT, de regul ntr-un semnal electric aplicat EC; este instalat pe bucla de reacie negativ a SRA. Convertorul electro/pneumatic sau pneumo/electric (CONV I/P sau P/I) convertete semnalul obinut la ieirea RA ntr-un semnal de alt natur fizic, necesar pentru comanda EE, atunci cnd acestea sunt diferite; dac semnalul de la ieirea RA i cel necesar pentru comanda EE sunt de aceeai natur fizic, atunci convertorul poate s lipseasc;

DESCRIEREA FUNCIONRII DUP SCHEMA BLOC Mrimile perturbatoare Xp acioneaz asupra instalaiei tehnologice IT, determinnd variaii ale mrimii reglate; Variaiile mrimii reglate sunt msurate, semnalizate i prelucrate, prin intermediul traductorului Tr, cuplat n sistem pe legtura de reacie negativ, obinndu-se la ieirea acestuia un semnal de reacie Xr, de aceeai natur fizic cu semnalul de intrare n sistem; Prin intermediul elementului de comparaie EC, semnalul de reacie Xr de la ieirea traductorului este comparat cu mrimea de intrare Xi, proporional cu valoarea prescris a mrimii de referin X0, rezultnd la ieirea comparatorului (de regul diferenial, aflat n construcia RA, pe intrarea cestuia), un semnal de eroare = Xi - Xr ; 11

Semnalul de eroare este amplificat prin intermediul unui amplificator din construcia regulatorului automat RA i transformat ntr-un semnal de comand Xc (prin circuitul de reacie care fixeaz legea de reglare, circuit aflat n RA), la ieirea RA; Semnalul de comand Xc, acioneaz asupra servomotorului elementului de execuie EE, punnd n micare organul de reglare, n sensul anihilrii erorii de funcionare ;

Dac semnalul de comand este de natur fizic diferit de semnalul necesar acionrii servomotorului, atunci, ntre regulatorul automat RA i elementul de execuie EE se cupleaz un convertor I/P sau P/I, care realizeaz conversia semnalului de comand; altfel, convertorul poate s lipseasc; Dar mrimile perturbatoare Xp continu s-i exercite influena asupra parametrului reglat din instalaia tehnologic IT, ale crui variaii sunt percepute i prelucrate de traductorul Tr (de regul, cuplat local pe IT) i procesul de reglare se reia (continu).

12

Activitatea de nvare 1.1 SRA definiie, rol, scop. Clasificarea SRA Competena: C27.1. Identific performanele unui SRA Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s definii un SRA s precizai rolul i scopul unui SRA s recunoatei un SRA n funcie de categorie

Durata:

Timp de lucru 10 minute

Tipul activitii: mperechere (potrivire) Sugestii - activitatea se poate face individual, un elev la cte un calculator, folosind aceast fi de lucru Sarcina de lucru : Pe baza cunotinelor teoretice dobndite, vei asocia unei litere din coloana A, o cifr din coloana B, n cele dou tabele : Tabel 1. A a definiia SRA B 1 - asigur meninerea automat fr intervenia omului a unor mrimi tehnologice la o valoare prestabilit, de regim b rolul SRA 2 - nlocuirea omului n realizarea diverselor operaii din procesul de producie. 3 sistem la care, ntre mrimea de ieire i mrimea de intrare, se realizeaz automat o relaie funcional, care reflect legea de conducere a unui proces. 13

c obiectivul SRA

4 realizeaz corecia valorii parametrului reglat, manual sau automat Tabel 2. Criterii de clasificare A B a Dup caracterul informaiei apriorice 1 asupra IT sisteme de reglare automat ; sisteme cu program ; sisteme de urmrire ; b Dup dependenele n regim 2 staionar dintre mrimile de ieire i de SRA pentru procese rapide ; intrare ale elementelor componente SRA pentru procese lente ; c Dup caracterul prelucrrii semnalelor 3 SRA cu o bucl de reglare ; SRA cu mai multe bucle de reglare ; d Dup aspectul variaiei n timp a 4 mrimii de intrare (i deci i al mrimii de SRA cu informaie aprioric ieire) complet SRA cu informaie aprioric incomplet. e Dup numrul de bucle principale (de 5 reglare) SRA neunificate liniare ; SRA specializate neliniare ; SRA electronice discrete ; f Dup viteza de rspuns a IT la un 6 semnal aplicat la intrare SRA continue ; SRA discrete ; g Dup modul de anihilare a mrimii 7 perturbatoare SRA electronice, SRA pneumatice, SRA hidraulice, SRA mixte. h Dup caracteristicile construciei 8 dispozitivelor de automatizare SRA liniare ; SRA neliniare ; i Dup agentul purttor de semnal 9 SRA dup abatere ; SRA dup perturbare ; SRA combinate sau n cascad ; 10 SRA unificate ; SRA specializate ; 14

Rspuns: Tabel 1: a-3; b-1; c-2. Tabel 2: a-4; b-8; c-6; d-1; e-3; f-2; g-9; h-10; i-7.

Sugestii Lucrai individual pentru rezolvarea cerinelor de mai sus; Completai pe fia de lucru rspunsurile la cerinele din tabelele 1 i 2; Centralizai toate rspunsurile pe un flip-chart; Profesorul, cu rol de moderator, corecteaz rspunsurile greite; Comparai rspunsurile voastre cu rspunsurile corecte. Cu o alt culoare facei completri sau tiai de pe fia voastr rspunsurile care nu corespund. Evaluare: V apreciai singuri munca realizat prin unul din calificativele: foarte slab, slab, suficient, bine, foarte bine.

15

Activitatea de nvare 1.2 Schema bloc a unui SRA. Mrimi de intrare/ieire. Rolul componentelor. Competena: C27.1. Identific performanele unui SRA

Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s identificai elementele componente ale unui SRA 16

-

s precizai mrimile de intrare/ieire ale fiecrei componente din sistem s explicai rolul fiecrei componente n sistem


Durata:

Tipul activitii: Cubul Sarcina de lucru : Pe baza cunotinelor teoretice dobndite, vei preciza, pentru fiecare component a unui sistem de reglare automat (SRA), mrimile de intrare/ieire ale componentei i, rolul ndeplinit n sistem de fiecare component Sugestii: activitatea se desfoar sub forma unui concurs ntre echipele de lucru; profesorul va fi moderatorul i arbitrul activitii; se mparte colectivul n grupe de cte 6 elevi; se alege un lider care s controleze derularea aciunii; se mpart activitile ntre membri grupului: fiecare elev din grup primete o foaie de hrtie de form ptrat ce va constitui n final o fa a cubului, deci o component a sistemului de reglare automat; pe foaia de hrtie primit va fi scris cerina de lucru a fiecrui elev i anume precizarea mrimilor de intrare/ieire ale componentei i rolul ndeplinit n sistem: ,,faa - 1 = elementul de comparaie (EC) ,,faa - 2 = regulatorul automat (RA) ,,faa - 3 = convertorul (CONV I/P sau P/I) ,,faa - 4 = elementul de execuie (EE) ,,faa - 5 = instalaia tehnologic (automatizat) (IT) ,,faa - 6 = traductorul (Tr) liderul coordoneaz i verific desfurarea aciunii; dup rezolvarea sarcinilor se construiete cubul; se compar rezultatele obinute de fiecare echip.

17

Evaluare: Punctajul se acord n funcie de exactitatea informaiilor obinute

Activitatea de nvare 1.3 Descrierea funcionrii dup schema bloc Competena: C27.1. Identific performanele unui SRA Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s explicai funcionarea sistemului de reglare automat dup schema bloc 18

Durata:


Tipul activitii: Expansiune

Sarcina de lucru : Vei preciza, pe baza schemei bloc, funcionarea unui sistem de reglare automat (SRA), respectiv modul de transmitere a semnalului de la intrarea n sistem pn la ieirea acestuia Sugestii: elevii se pot organiza n grupe de cte 6 elevi fiecare elev din grup reprezint o component a sistemului de reglare elevii se vor aeza pe poziiile din schema bloc a sistemului fiecare elev din grup, cnd i vine rndul, precizeaz ce face componenta respectiv n sistem din momentul primirii semnalului pn la ieirea componentei Evaluare: Punctajul se acord n funcie de exactitatea informaiilor obinute. Dac ai realizat cerina, putei trece la urmtoarea activitate, dac nu, refacei activitatea.

Tema 2. Semnale utilizate n SRAFia de documentare 2. Semnale utilizate n SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE N SRA : (dup A. Szuder)

19

Tipuri de semnale aplicate SRA: Semnal treapt unitar Semnal ramp unitar Semnal impuls unitar Semnal sinusoidal Formele de variaie ale semnalelor:1U(t)

a) semnal treapt unitar 1 pentru t > 0 u(t) = 0 pentru t 0

0

t

U(t)

b) semnal ramp unitar t pentru t > 0 u(t) = 0 pentru t 0 0U(t)

t

c)

semnal impuls unitar 0 20 Xrt

A

(semnal impuls unitar Dirac) pentru t = 0, pentru t 0,

(t ) =

du (t ) dt

u(t) = 0U(t)T/2

d) semnal sinusoidal u(t) = Umax sin t

0

Xr

Xr

Tt

A A

Comportarea elementelor SRA se studiaz n funcie de un semnal de intrare treapt unitar.

Activitatea de nvare 2.1 Semnale utilizate n SRA Competena: C27.1. Identific performanele unui SRA Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : 21

-

s identificai tipuri de semnale utilizate n SRA s precizai relaiile care descriu formele de variaie a semnalelor


Durata:

Tipul activitii: mperechere (potrivire) Sugestii - activitatea se poate face individual, un elev la cte un calculator, folosind aceast fi de lucru Sarcina de lucru : Pe baza cunotinelor teoretice dobndite, vei asocia unei litere din coloana A, o cifr din coloana B, n tabelul urmtor: A a semnal treapt unitar 1 pentru t > 0 u(t) = 0 pentru t 0 1. 0 Xrt

U(t)

B

b semnal ramp unitar t pentru t > 0 u(t) = 0 pentru t 0

2.1

U(t)A

0U(t)T/2

t

c semnal impuls unitar pentru t = 0, pentru t 0,du (t ) (t ) = dt

3.

0

Xr

Xr

Tt

u(t) = 0A

22

A

d semnal sinusoidal u(t) = Umax sin t

4.U(t)

t

0

5.

U(t)

0

t

Rspuns:

a-2; b-5; c- 1; d-3.

Sugestii Lucrai individual pentru rezolvarea cerinelor de mai sus; Completai pe fia de lucru rspunsurile la cerinele din tabel; Centralizai toate rspunsurile pe un flip-chart; Profesorul, cu rol de moderator, corecteaz rspunsurile greite; Comparai rspunsurile voastre cu rspunsurile corecte. Cu o alt culoare facei completri sau tiai de pe fia voastr rspunsurile care nu corespund. Evaluare: V apreciai singuri munca realizat prin acordarea a dou puncte pentru fiecare rspuns corect i dou puncte din oficiu.

Tema 3. Regimuri de funcionare ale unui SRAFia de documentare 3. Regim staionar i regim tranzitoriu REGIMUL STAIONAR: 23

Este un regim de echilibru static, cnd mrimile de intrare i de ieire sunt constante n timp; se mai numete i regim static. Reprezentarea grafic a dependenei dintre mrimea de ieire Xe i mrimea de intrare Xi a unui element al SRA, n regim static, se numete cacteristic static a elementului. Caracteristicile statice pot fi: liniar - descris de ecuaia: Xe = K * Xi (3.1) - K este factorul de amplificare al elementului SRA : K = Xe / Xi (3.2) neliniar - pot fi liniarizabil pe zona de funcionare a elementului SRA Reprezentarea grafic a caracteristicilor statice :Xe Xe ee

Xi

Xi

0

0

caracteristic liniar

caracteristic neliniar

Mai multe elemente conectate n serie (cascad), pot fi nlocuite printr-un element echivalent, care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate n serie:X1 K1 X2 K2 X3

X1 K = K1* K2

X3

Caracteristica static a unui SRA :Xi + KRA Xc KEE Xm KIT

Xp

Xe

Xr -

24

KTM

- n regim staionar Xe = f ( X i ) (3.3) - dac toate elementele sistemului sunt liniare, atunci i caracteristica static a sistemului este liniar: - sistemul SRA este descris de ecuaia : (3.4) Xe = K o * Xi unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului: - ecuaia caracteristicii statice a sistemului este dat de relaia :Xe = K Xi 1 + K * K TM

(3.5)

unde Ko este factorul global de amplificare al sistemului :

Ko =

K 1 + K * K TM

REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC): Caracteristica dinamic a elementelor SRA n regim dinamic, elementele SRA sunt descrise de ecuaii care exprim dependena dintre mrimile de ieire i intrare, variabile n timp: Xe(t), Xi(t) s-a convenit n practic, s se stabileasc variaia mrimii de ieire, n regim dinamic pentru o mrime de intrare variabil sub form de treapt unitar; o astfel de caracteristic dinamic este numit rspuns la semnal treapt sau rspunsul indicial; comportarea dinamic a elementelor SRA are loc dup anumite legi ca: - proporionale - integratoare - derivative - combinaii ale acestora.

Elementul proporional:Xi(t)

- este descris de legea: - grafic - rspunsul indicial:t

Xe(t) = K * Xi (t)

Xe(t)

25

t

Elementul integrator : - este caracterizat de legea: - grafic - rspunsul indicial:

X e (t) =

t X i (t) T

Xi(t)

t Xe(t) t

Elementul derivativ : - mrimea de ieire a unui element derivativ este proporional cu viteza de variaie a mrimii de intrare, dup legea: dX i (t ) X e (t ) = K - grafic - rspunsul indicial: dtXi(t) t Xe(t) t

Caracteristica dinamic a unui SRA : comportarea dinamic a unui SRA este apreciat n funcie de rspunsul su indicial : Xe(t) = f(Xi(t)); comportarea dinamic a unui SRA depinde de comportarea dinamic a elementelor de automatizare din componena SRA.;

26

grafic: xio0

xii

xe

t

xot

0

To

-

-

rspunsul indicial al SRA reprezint variaia mrimii de ieire a SRA la o variaie sub form de treapt unitar a mrimii de referin (a mrimii de intrare): mrimea reglat atinge valoarea prescris pentru mrimea de referin abia la infinit : t (t tinde la infinit) cu ct constanta de timp To este mai mic, cu att mrimea reglat se apropie mai repede de valoarea prescris Xo.

Activitatea de nvare 3.1 Regimurile de funcionare ale SRA Competena: C27.1. Identific performanele unui SRA

Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : 27

-

s definii cele dou regimuri de funcionare ale unui SRA s reprezentai grafic dependenele dintre mrimile de intrare/ieire n regim staionar i n regim dinamic s determinai relaia matematic a caracteristicii statice de funcionare a unui SRA s explicai comportarea sistemului n regim staionar i, respectiv, tranzitoriu


Durata:

Tipul activitii: Harta conceptual Sarcina de lucru : Pe baza cunotinelor teoretice dobndite, vei realiza o hart conceptual a regimurilor de funcionare ale SRA, n care s se regseasc: - definirea regimului staionar, respectiv definirea regimului dinamic (tranzitoriu) - reprezentrile grafice ale dependenei dintre mrimile de intrare/ieire n regim static - reprezentrile grafice ale rspunsurilor indiciale ale elementelor SRA n regim dinamic - deducerea factorului de amplificare pentru SRA n regim staionar - obinerea relaiei matematice a caracteristicii statice a SRA - reprezentarea grafic a caracteristicii SRA n regim dinamic Sugestii: Utilizai fia de documentare 3 Folosii internetul, reviste de specialitate i cri tehnice pentru a completa cunotinele dobndite la orele de curs; Elevii vor lucra individual, iar rezultatele se vor prezenta ntregii clase; Evaluare: 28

Punctajul se acord n funcie de exactitatea informaiilor obinute

29

Tema 4. Performanele unui SRAFia de documentare 4. Performane staionare i tranzitorii

PERFORMANE STAIONARE - n regim staionar, mrimile din sistem sunt constante - principalul indice de performan n regim staionar este eroarea staionar Calitatea reglrii automate este exprimat prin precizia cu care SRA asigur meninerea mrimii de referin la valoarea prescris, indiferent de aciunea perturbaiilor ; X0(t) X0 (t) X0*e-t/To tp tp

Variaia n timp a erorii (t) la variaia treapt a mrimii de referin ntre mrimea reglat Xe(t) i mrimea de referin Xo(t) exist o diferen numit abatere dinamic (t). La infinit, eroarea dinamic se anuleaz i sistemul intr n regim staionar. Pentru unele SRA, (t) nu se anuleaz total, existnd n regim staionar o abatere permanent, numit eroare staionar a SRA. EROAREA STAIONAR A SRA: - deoarece n regim staionar mrimile din sistem sunt constante, derivatele lor sunt nule i acest regim se stabilete teoretic la infinit, deci eroarea staionar este eroarea (t) pentru t :

lim (t) = lim Xi (t) lim Xe (t) t t t atunci, eroarea staionar devine : st = Xi Xe.st

(4.1)

30

Xo

Xi Krp

Xe K0p

unde : Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mrimii de referin K0 = factorul de amplificare al SRA Xe = Kr*K0*X0 K0 = K 1 + K * K TM Xe = Kr *K Xo 1 + K * K TM (4.2)

unde:

Kr * K 1 1 + K * K TM

(4.3)

Xp

Xi +

KRA

Xc

Xm KEE KIT

Xe

Xr -

Xe KTM

Ecuaia caracteristicii statice fiind : eroarea staionar devine:

Xe =

Kr *K Xo 1 + K * K TM

st = X o - X e = X o -

Kr * K Xo 0 1 + K * K TM

(4.4)

- eroarea staionar poate fi modificat prin factorul de amplificare pe cale direct K, ce duce la micorarea erorii; factorul de amplificare se poate modifica, modificnd KRA:

31

- dac SRA conine pe cale direct un element integrator atunci eroarea staionar a sistemului este nul; pentru ca sistemul s funcioneze cu eroarea staionar nul, se utilizeaz de regul un SRA de tip PI. Performana staionar impus unui sistem de reglare este de forma :

st = 0sau, prin raportare la valoarea Xe.st , poate fi de forma:

(4.5)

st st.imp

[exprimat n %]

(4.6)

unde st.imp este valoarea impus erorii staionare, maxim admisibil din considerente legate de buna desfurare a procesului tehnologic automatizat.

PERFORMANE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC) performanele sunt apreciate n funcie de eroarea dinamic (abaterea dinamic) (t) pe ntreaga perioad, din momentul apariiei pn la stabilizare ; sistemele SRA pot fi comparate ntre ele dup precizia reglrii n regim dinamic, deci n funcie de rspunsurile lor la un semnal treapt unitar (rspunsuri indiciale); calitatea reglrii poate fi apreciat n funcie de urmtorii indicatori de performan: - suprareglajul - indic valoarea maxim cu care mrimea reglat depete mrimea de referin Xo = Xe.st (primul maxim al mrimii reglate); = Xe.max - Xe.st La sistemele stabile, cu evoluia regimului tranzitoriu de forma I, oscilaiile sunt amortizate i suprareglajul este 0 (primul maxim, prima depire a valorii staionare), iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic, de forma II , suprareglajul este nul : = 0. Performana impus suprareglajului are aspectul unei condiii de limitare, de forma : imp [exprimat n %]. Valoarea maxim impus sau maxim admisibil a suprareglajului imp depinde de tipul instalaiei tehnologice i al procesului care se desfoar n aceast instalaie ; depirile mari ale valorii staionare duc la suprasolicitarea instalaiei i, n final, la deteriorarea acesteia.

32

Xe(t)

timpul de rspuns (reglare) tr indic valoarea duratei regimului Itranzitoriu i II reprezint intervalul de timp dintre momentul inceputului Xe.st procesului tranzitoriu i momentul n care absolut a diferenei Xe Xe.st scade sub o valoare limit fixat tp tr I Durata regimului tranzitoriu exprim timpul n care eroarea (t) scade sub 5% tr II din valoarea mrimii de referin Xo (sau a valorii staionare Xe.st). Xe Xe.st 5% Xe.st (4.7)

Pentru asigurarea rapiditii necesare desfurrii procesului de reglare, pentru timpul de rspuns se impune o performan (valoare limit a tr) de forma: tr tr.imp (4.8)

Valoarea maxim impus timpului de rspuns tr.imp este valoarea maxim admisibil i depinde de tipul instalaiei tehnologice i al procesului care se desfoar n aceast instalaie ; n unele cazuri, se impun i alte performane tranzitorii, cum sunt: Gradul de amortizare Timpul de cretere Lrgimea de band (n cazul regimurilor sinusoidale) etc.

Activitatea de nvare 4.1 Performane staionare i tranzitorii Competena: C27.1. Identific performanele unui SRA Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : 33

-

s precizai indicii de performan n regim staionar i tranzitoriu s indicai relaiile matematice ale erorii staionare, suprareglajului i timpului de rspuns (reglare) ale unui sistem s analizai variaiile mrimii de ieire ale tipurilor de SRA n regim tranzitoriuTimp de lucru 25 minute

Durata:

Tipul activitii: Problematizarea

Sarcina de lucru : Utiliznd cunotinele acumulate, vei completa spaiile rubricile goale din tabelul urmtor, deducnd relaiile matematice, unde este cazul: Tipul regimului de funcionare a SRA Staionar

Indici de performan

Relaie matematic

Reprezentare grafic

Eroarea staionar

Dinamic (tranzitoriu)

Sugestii: elevii vor utiliza fia de documentare 4, internetul, reviste de specialitate i cri tehnice pentru a completa cunotinele dobndite la orele de curs; elevii se pot organiza n perechi elevii din fiecare pereche vor completa mpreun tabelul cte un elev din fiecare grup va prezenta rezultatul muncii echipei profesorul, cu rol de moderator, corecteaz rspunsurile greite; 34

Evaluare: Punctajul se acord n funcie de exactitatea informaiilor obinute. Dac ai realizat cerina, putei trece la urmtoarea activitate, dac nu, refacei activitatea.

Tema 5. TraductoareFia de documentare 5. Generaliti despre traductoare GENERALITI, PERFORMANE, CLASIFICARE

35

n scopul msurrii mrimilor fizice care intervin ntr-un proces tehnologic, este necesar, de obicei, convertirea acestora n mrimi de alt natur fizic pentru a fi introduse cu uurin ntr-un circuit de automatizare. Traductoarele sunt elemente din structura sistemelor automate care au rolul de a msura valorile parametrului reglat i de a converti acest parametru (de obicei o mrime fizic neelectric) ntr-o mrime fizic (de obicei electric) dependent de prima, compatibil cu mrimea de intrare n elementul urmtor al sistemului. Traductoarele sunt cunoscute i sub denumirea de elemente de msur, destinate msurrii mrimilor conduse i a unor mrimi semnificative, pe baza crora se pune n eviden echilibrul proceselor Prin intermediul traductoarelor putem obine informaiile necesare conducerii automate a proceselor n circuit nchis Traductoarele sunt montate de regul pe bucla de reacie. Structura general a traductoarelor este foarte diferit, de la un tip de traductor la altul, cuprinznd unul, dou sau mai multe convertoare conectate n serie. n majoritatea cazurilor, structura general a unui traductor este cea din figura urmtoare:Xi Xo Xe

Element sensibil

Adaptor

Traductor

Elementul sensibil numit i detector, efectueaz operaia de msurare propriuzis, lund contact cu mediul al crui parametru se msoar; este specific fiecrui parametru msurat; Adaptorul numit i transmiter asigur transformarea (adaptarea) semnalului msurat ntr-un alt semnal, n general electric sau pneumatic, unificat, semnal ce se preteaz pentru transmiterea la distan. De obicei, adaptorul cuprinde i sursa de energie care face posibil convertirea mrimii Xo n mrimea Xe. Funcionare: Mrimea de intrare Xi (de exemplu: presiune, nivel, for etc.) este convertit de ctre elementul sensibil ntr-o mrime intermediar X0 (deplasare liniar sau rotire), care este transformat n mrimea de ieire Xe (tensiune electric, rezisten electric, inductan, capacitate etc.), aplicat circuitului de automatizare cu ajutorul adaptorului. 36

Mrimea de ieire a traductoarelor : pentru sistemul electronic unificat E, este un semnal electric n gama 2-10 mA pentru sistemul electronic nou de automatizare (S.N.A.) (sistemul electronic unificat F) este un semnal electric n gama 4-20 mA pentru sistemul unificat pneumatic folosesc ca semnal unificat presiunea de 0.2-1daN/cm2. Caracteristicile generale ale traductoarelor La un traductor, mrimea de intrare Xi i cea de ieire Xe sunt de natur fizic diferit, ns sunt legate ntre ele printr-o relaie general de dependen de forma: Xe = f(Xi) (5.1) Relaia de dependen poate fi o funcie liniar sau neliniar, cu variaii continue sau discontinue. caracteristica static a traductorului - este reprezentarea grafic a relaiei generale de dependen dintre mrimea obinut la ieirea traductorului i mrimea aplicat la intrarea sa; este prezentat n figura urmtoare:

X Xe

e

max

X

e

min

Xi min Ximax

Xi

Performanele traductoarelor pot fi apreciate pe baza urmtoarelor caracteristici: natura fizic a mrimilor i de ieire de intrare (presiune, debit, temperatur, deplasare etc., respectiv rezisten electric, curent, tensiune etc.); puterea consumat la intrare i cea transmis elementului urmtor (de sarcin); de obicei, puterea de intrare este relativ mic (civa wai, miliwai 37

sau chiar mai puin), astfel nct elementul urmtor n schema de automatizare este aproape totdeauna un amplificator;

liniaritatea - se refer la aspectul caracteristicii statice a elementelor i, aceast caracteristic nu trebuie s prezinte curburi i histerezis pe tot domeniul de variaie al mrimilor de intrare i ieire. sensibilitatea absolut sau panta Ka - este raportul dintre variaia mrimii de ieire i a mrimii de intrare: X e Ka = % (5.2) X i sensibilitatea - reprezint limita raportului dintre variaia infinit mic a mrimii de ieire i cea de intrare, cnd ultima tinde spre zero, adic: X e lim X i 0 X i

(5.3)

n mod normal, elementele de msurat prezint un anumit prag de sensibilitate, adic o valoare limit Xi sub care nu mai apare o mrime msurabil la ieire. panta medie (Km) - se obine echivalnd caracteristica static cu o dreapt avnd coeficientul unghiular: Km = tg Ka (5.4)

domeniul de msurare - definit de pragurile superioare de sensibilitate Xi max i Xe max i de cele inferioare Xi min i Xe min; reprezint intervalul n care variaz mrimea de intrare i n care traductorul are precizia cerut. precizia definit n funcie de eroarea relativ a traductorului, exprimat n procente: X e P= % (5.5) Xe rapiditatea sau timpul de rspuns - reprezint intervalul de timp n care un semnal aplicat la intrare se va resimi la ieirea elementului; acest timp poate fi orict de mic, dar niciodat nul, putnd fi asimilat cu ineria. fineea sau gradul de finee - se caracterizeaz prin cantitatea de energie absorbit de traductor din mediul de msur, recomandndu-se s fie ct mai mic pentru a nu influena desfurarea procesului; alegerea traductorului se va face n funcie de parametrul reglat, n funcie de mediul de msur, n funcie de tipul semnalului: continuu, electric sau neelectric, discontinuu, .a. comportarea dinamic - caracteristic ce se refer la capacitatea elementului traductor de a reproduce ct mai exact i fr ntrziere variaiile mrimii msurate. 38

reproductibilitatea - reprezint proprietatea elementelor de a-i menine neschimbate caracteristicile statice i dinamice pe o perioad ct mai lung de timp, n anumite condiii de mediu admisibile.

CLASIFICAREA TRADUCTOARELOR temperatur debit mrimi neelectrice traductoare de mrime presiune nivel umiditate vitez etc. tensiune mrimi electrice curent rezisten frecven etc. gazoanalizoare traductoare de calitate (caracteristici ale compoziiei corpurilor) traductoare de pH spectrografe etc. traductoare parametrice (transform o mrime neelectric ntr-un parametru de circuit electric) rezistive inductive capacitive fotoelectrice etc. traductoare generatoare (transform o mrime neelectric ntr-o for electromotoare) de inducie sincrone piezoelectrice termoelectrice etc.

dup natura mrimii de intrare

dup natura mrimii de ieire

TRADUCTOARE PARAMETRICE

39

Mrimi fizice de baz

Mrimi fizice derivate - deplasare liniar; - deplasare unghiular - lungime (dimensiuni geometrice); - grosime; - straturi de acoperire; - nivel - deformaie (indirect for, presiune sau cuplu); - altitudine. - vitez liniar; - vitez unghiular; - debit. - efort unitar; - greutate - acceleraie (vibraie); - cuplu; - presiune (absolut, relativ, vacuum, nivel, debit); - vscozitate. - temperatur ( pentru solide, fluide, de suprafa); - cldur (flux, energie); - conductibilitate termic. - debit de mas - densitate; - componente n amestecuri de gaze; - ioni de hidrogen n soluii. - umiditate; - luminoas; - termic; - nuclear.

Elemente sensibile tipice

Deplasare

- rezistive; - inductive; - fotoelectrice; - electrodinamice (de inducie, selsine, inductosine).

Vitez

- electrodinamice (de inducie); - fotoelectrice. - termorezistive; - termistoare; - rezistive; - inductive; - capacitive; - piezorezistive; - magnetorezistive. - termorezistene; - termistoare; - termocupluri. - complexe (dilatare+deplasare) - idem ca la for; - termorezistive; - electrochimice; - conductometrice. - fotoelectrice; - detectoare n infrarou; - elemente sensibile bazate pe ionizare.

For

Temperatur

Mas

Concentraie

Radiaie

TRADUCTOARE GENERATOARE

40

Mrimea fizic de msurat Temperatura Flux de radiaie optic Fora Presiune Acceleraie Viteza Poziie (Magnet)

Efectul utilizat Termoelectricitate Piroelectricitate Foto-emisie Efect fotovoltaic Efect foto-electric Piezo-electricitate Piezo-electricitate Piezo-electricitate Inducie electromagnetic Efect Hall

Mrimea de ieire Tensiune Sarcina Curent Tensiune Tensiune Sarcina electric Sarcina electric Sarcina electric Tensiune Tensiune

Activitatea de nvare 5.1 Generaliti despre traductoare Competena: C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente Obiectivul/obiective vizate: 41

Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s explicai funcionarea unui traductor s precizai rolul elementului sensibil i al adaptorului s analizai performanele unui traductor s clasificai traductoarele s alegei un traductor pentru o aplicaie dat


Durata:

Tipul activitii: Expansiune Sarcina de lucru : Realizai un eseu de circa 20 25 rnduri, cu tema ,,Traductoare dup urmtoarea structur: 1. definiia traductorului 2. structura unui traductor 3. rolul elementului sensibil i al adaptorului 4. funcionarea traductorului 5. caracteristica static a traductorului 6. performanele traductoarelor n funie de caracteristicile lor 7. clasificarea traductoarelor Sugestii: elevii se pot organiza n grupe mici, de cte 2-3 elevi sau pot lucra individual elevii vor utiliza fia de documentare 5, internetul, reviste de specialitate i cri tehnice pentru a completa cunotinele dobndite la orele de curs; Evaluare: Punctajul se acord n funcie de exactitatea informaiilor obinute.

42

Dac ai realizat cerina, putei trece la urmtoarea activitate, dac nu, refacei activitatea.

43

Tema 6. Tipuri de traductoareFia de documentare 6. Tipuri de traductoare Traductoare de poziie i deplasare transform o deplasare liniar sau unghiular ntr-o variaie a unui parametru al unui element pasiv de circuit electric (rezisten electric, capacitate electric, inductan magnetic) cele mai simple traductoare de deplasare sunt : rezistive - transform o deplasare liniar sau unghiular ntr-o variaie a rezistenei unui reostat sau a unui poteniometru capacitive - transform o deplasare liniar sau unghiular ntr-o variaie a capacitii electrice a unui condensator inductive - transform o deplasare liniar sau unghiular ntr-o variaie a inductanei unui circuit magnetic variaiile parametrilor de circuit sunt msurate prin determinarea curentului absorbit sau a tensiunii electrice corespunztoare I) Traductoare rezistive de deplasare Pot fi de deplasare liniar i de deplasare unghiular I.1.deplasare liniar (a) Funcionare: Subansamblul mobil a crui deplasare liniar se msoar, este conectat solidar cu cursorul ce alunec pe nfurarea rezistiv, astfel c variaia rezistenei electrice este msurat prin cderea de tensiune ntre captul fix de rezisten zero i cursor:+

U

m ax x

U

x

(a) I.2.deplasare unghiular (b)

(b)

Funcionare: Pentru deplasri unghiulare se utilizeaz un poteniometru de form circular, obinut prin bobinarea unui fir rezistiv pe un suport izolant circular, fir rezistiv peste care alunec un cursor, astfel c, rezistena la ieirea poteniometrului i tensiunea de ieire, cnd acesta este alimentat la o tensiune continu stabilizat, depind numai de unghiul de rotaie . II) Traductoare inductive de deplasare Clasificare: 44

traductoare inductive cu ntrefier variabil (cu armtur mobil - utilizate n cazul deplasrilor liniare mici (sub 2 mm ) traductoare inductive difereniale cu ntrefier variabil - n cazul unor deplasri ntre 2 mm i 4 mm traductoare inductive difereniale cu miez magnetic mobil - pentru deplasri de ordinul centimetrilor Funcionare: Componentele mobile ale traductoarelor inductive (armtura mobil, respectiv miezul magnetic mobil) sunt solidare cu subansamblul a crui deplasare trebuie determinat, astfel c, prin modificarea distanei x dintre armtura mobil i armtura fix, respectiv deplasarea miezului magnetic mobil n bobina cilindric, se modific practic inductana bobinei deci curentul absorbit de solenoid, respectiv de bobina cilindric. Astfel, curentul indicat de ampermetru este direct proporional cu deplasarea. Traductor inductiv cu armtur mobil (pentru deplasri mici, de ordinul zecimilor de milimetru) Traductor inductiv cu miez mobil (pentru deplasri mari)

Pentru reducerea perturbaiilor de natur electromagnetic, ntreg ansamblul se ecraneaz. III) Traductoare capacitive de deplasare Se deosebesc trei categorii de traductoare capacitive de deplasare dup relaia capacitii electrice a unui condensator: S d0

+ d x

S

+0 x

traductoare cu dielectric variabilsau

traductoare cu suprafa variabil

S0

+x

C=

d

.S d

Sx0

+

traductoare cu distan variabil

Prin deplasarea dielectricului sau a unei armturi (solidare cu dispozitivul a crui deplasare se msoar) se produce variaia unuia din cei trei parametri (, S, d), variaie ce duce la modificarea capacitii condensatorului, mai uor msurabil. 45

Sensibilitatea traductoarelor e dat de relaia: S =

C d

Toate traductoarele capacitive funcioneaz n curent alternativ, la o frecven de cel puin 1 kHz. Se utilizeaz frecvent pentru msurri de deplasri rapide (metoda compensrii) sau prin montarea n punte a dou traductoare identice, unde numai unul dintre traductoare este acionat de mrimea neelectric msurat sau controlat. Armturile se confecioneaz dintr-un material special numit invar, pentru nlturarea erorilor datorate variaiilor de temperatur. Traductoare de for i cupluri Pentru msurarea forei se pot folosi fie traductoare specifice, fie traductoare de deplasare care capteaz fora i o transform ntr-o deplasare. Sunt traductoare elastice care se bazeaz pe modificarea reversibil a formei unei structuri de baz (bar, inel) sub aciunea forei aplicate: msurnd lungirea sau contracia structurii respective, se obin informaii despre mrimea forei care a determinat-o. Odat cu modificrile de natur mecanic (lungime l, seciune S sau rezistivitate electric ) ale unui corp metalic sau semiconductor, supus unei fore, are loc i o modificare a rezistivitii acestuia efectul tensorezistiv, a crui aplicaie o reprezint timbrele tensorezistive. Acestea sunt realizate dintr-un fir conductor dispus n zig-zag sau dintr-o folie conductoare foarte subire ce se depune pe un suport izolator i se lipete pe piesa solicitat. Suportul izolator i adezivul pentru lipire sunt materiale elastice i foarte durabile. suport izolator fir (folie) terminal l Caracteristica de transfer a unui timbru metalic Un timbru tensometric are rezistena nominal ntre 100 i 500 i poate msura deformaii de la civa milimetri pn la civa centimetriF

Traductoare de presiunePresiunea se definete prin relaia:

p=

F S

Principiul de funcionare al traductoarelor de presiune const n convertirea unei presiuni ntr-o deplasare liniar care este convertit apoi ntr-o variaie de tensiune cu ajutorul unui montaj poteniometric sau cu o punte de msur. 46

n funcie de domeniul presiunilor de msurat, elementele sensibile ale acestor traductoare difer.

Elementele sensibile ale traductoarelor de presiune pot fi: membrane elasticep c p a p p

tuburi elasticec

pistoane cu resort

a b

.

.c Membran Silfoane

.c .p Tub Bourdon Pistoane cu resort

Au o sensibilitate relativ redus, precizia lor fiind influenat de vibraii i ocuri, temperatur, umiditate, existena derivei de zero etc. Pentru presiuni foarte mari (sute sau mii de daN/cm 2) se folosesc traductoare de presiune speciale, la care elementul sensibil este executat de obicei din oel inoxidabil i care, sub aciunea unei presiuni, este supus unei dilatri. Acest lucru va duce la variaia lungimii unui fir rezistiv bobinat, adic la variaia rezistenei electrice a acestuia. Pentru msurarea subpresiunilor se utilizeaz : vacuumetre Pirani, traductoare de vacuum cu ionizare cu catod cald sau rece (Penning), traductoare cu ionizare prin radiaii (alfatron) i traductoarele de tip magnetron. Traductoare de nivel Msurarea nivelului n recipieni este foarte important pentru multe procese tehnologice i pentru evaluarea stocurilor existente. Funcionarea traductoarelor de nivel se bazeaz pe aciunea forei arhimedice. Pot fi utilizate numai pentru lichide Cele mai simple traductoare de nivel sunt: Traductoare cu plutitor Traductoare cu imersor

Traductorul de nivel cu plutitor La utilizarea traductorului cu plutitor nu este necesar cunoaterea densitii lichidului. Schem de principiu, construcie i funcionare: 47

tambur: poziia sa relativ d indicaii despre nivelul lichidului contragreutate: echilibreaz micarea plutitoruluiG

x

Traductorul de nivel cu imersor Schem de principiu, construcie i funcionare:Fe Fa G

plutitor: se afl permanent pe suprafaa lichidului

resort: fora sa elastic i fora arhimedic sunt echilibrate de greutatea imersorului

x

imersor: parial introdus n lichid i suspendat de resort, i modific poziia n funcie de nivelul lichidului

Pentru traductorul cu imersor, este necesar s se tie valoarea densitii lichidului. Se poate adapta foarte uor la un traductor de tipul balan de fore, metoda fiind aplicabil dac se cunoate densitatea lichidului, principalele erori fiind date de dependena de temperatur a densitii, aceste erori putnd fi compensate. Traductoare de debit Msurarea debitului este o problem legat de curgerea unui fluid. Ca fenomen, curgerea este caracterizat prin vitez ns, de cele mai multe ori, intereseaz debitul. Debitul poate fi: volumic QV = volumul de fluid care trece printr-o seciune a conductei de curgere, n unitatea de timp masic Qm = masa de fluid care trece printr-o seciune a conductei de curgere, n unitatea de timp

Q m = . Qvdensitatea fluidului Traductorul de debit cel mai simplu se bazeaz pe faptul c un fluid care curge, poate pune n micare de rotaie un sistem mecanic. Traductorul de debit cu palet 48

Se obine prin montarea unei palete pe direcia de curgere a fluidului.

v Funcionare: Datorit curgerii fluidului, asupra paletei acioneaz o for care o rotete n jurul articulaiei, rotire care este pus n eviden printr-un traductor de deplasare unghiular; cu ct fora este mai mare, cu att unghiul este mai mare. Deplasarea paletei n mediul conductor lichid aflat sub aciunea unui cmp magnetic produce, conform legii induciei electromagnetice, o tensiune electromotoare proporional cu viteza de deplasare a lichidului prin conduct. Dezavantaje : msurarea modific debitul de curgere a fluidului iar informaia care se obine este nsoit de erori. Traductorul electromagnetic de debit Schema de principiu a unui astfel de traductor este urmtoarea:e electrod (metalic) Indicaia voltmetrului V este proporional cu viteza de curgere, deci v debitul cu fluidului. H ~ E1 V N B S E2 v Msurtorile nu sunt influenate de vscozitatea fluidului, densitatea sau conductibilitatea acestuia i nici de modul de curgere laminar sau turbulent.D pol magnetic (al Precizia de msurare este de 1% la lichide cu o conductibilitate minim de 100 tub izolator (conduct unui electromagnet) S/cm i viteze ntre 0 1 de curgere) la 10 m/s. m/s pn ~U

Traductoare de temperatur Sunt dispozitive care convertesc temperatura ntr-o deplasare sau dilatare (gaz sau metal), ntr-o variaie a unui parametru al circuitelor electrice (de obicei rezisten) sau ntr-o tensiune electromotoare. Funcionarea traductoarelor de temperatur are la baz proprietatea materialelor conductoare de a-i modifica rezistivitatea electric (deci i rezistena electric), n funcie de temperatur, conform relaiei : R = R0 (1 + *)rezistena electric la o temperatur oarecare variaia de temperatur coeficient de variaie a (fa de temperatura de rezistenei cu referin) rezistena electric la temperatura temperatura de referin (de de temperatur sunt temometrele cu sau fr contact traductoare obicei, 20 C)

Cele mai simple (reglabil sau nereglabil), ambele tipuri fiind cu mercur. Msurnd (prin metode cunoscute) rezistena electric a unui conductor cu o anumit temperatur, se pot obine informaii despre valoarea temperaturii respective. Traductoarele termorezistive Din aceast categorie fac parte : 49

termorezistoarele, care sunt traductoare termorezistive metalice, realizate cu materiale conductoare, fie ca o nfurare pe un suport izolant (termorezistene), fie ca un ansamblu de dou conductoare (traductoare bimetalice), fie ca o pelicul (film) depus pe o plac din aluminiu, oxidat (timbre termorezistive) termistoarele, care sunt traductoare termorezistive realizate cu materiale semiconductoare Termorezistenele sunt traductoare la care, odat cu modificarea temperaturii se modific rezistena electric a materialului conductor. Aspectul exterior al termorezistenelor tehnice este similar cu cel al termocuplelor. Elementul sensibil al termorezistenei este realizat dintr-o nfurare conductoare plat sau cilindric, peste un suport izolant din mic, izoplac, ceramic, textolit .a. ; nfurarea conductoare este un fir din platin (-180 +6000 C i mai rar 200 +10000 C), nichel (-100 +2500 C), cupru, wolfram, fier, fir bobinat neinductiv pe suport. Cele mai utilizate sunt termorezistenele din platin, care se folosesc i ca etaloane de temperatur n intervalul 06000C. Traductoare bimetalice - sunt realizate din materiale metalice, fabricate din table sau benzi din componente diferite, unite intim ntre ele i caracterizate de coeficieni de dilatare termic liniar diferii. Prin deformarea lamelei bimetalice la variaii de temperatur, se pot nchide sau deschide contacte electrice fixe sau reglabile cu temperatura. n aplicaiile industriale traductoarele bimetalice sunt elemente eseniale n cazul proteciei la suprasarcini a masinilor electrice, transformatoarelor, conductelor electrice, iar n scopuri mai puin industriale sunt utilizate la aparatele i dispozitivele electrocasice (calorifere, perne, plite, usctoare, fiare de clcat etc.).

Termistoarele - sunt traductoare de temperatur realizate din material semiconductor, fenomenele de conducie n acest caz fiind mult mai complexe. Termistoarele de siliciu au o bun stabilitate pentru temperaturi ntre 50 +120 0C. Pn la 1200C, n mecanismul de conducie intervine dopajul ce reduce mobilitatea purttorilor de sarcin, pentru temperaturi mai mari, datorit ionizrilor termice, rezistena scade cu temperatura. Traductoare termoelectrice (termocuple) Constructiv, se realizeaz din dou conductoare metalice sau aliaje diferite (termoelectrozi) sudate mpreun la unul din capete. Funcionare : prin nclzirea local a sudurii (jonciunea de msurare capt cald), datorit efectului termoelectric direct (efectul Seebeck) se va genera o tensiune termoelectromotoare la capetele libere ale conductoarelor (jonciunea de referin capt rece) indicat de un milivoltmetru. M2 M3 M1 mV e a. M1Termocuplu Fire de extensie

50

Circuit de msur

b.

Electrodul M3 se utilizeaz la prinderea, lipirea, rsucirea sau sudarea captului cald. Cu toate c sensibilitatea termocuplelor este mai redus dect a termorezistenelor, ele nu produc semnal de ieire dac nu exist o diferen de temperatur, ns sensibilitatea scade foarte mult la temperaturi sczute. Pirometrele Permit msurarea temperaturii prin intermediul energiei radiante, fr contact, n concordan cu legile radiaiei termice. Msurarea se face prin comparaie, adic pe imaginea suprafeei radiante, ce emite o radiaie n spectrul vizibil, se suprapune o lamp etalon. Reglnd curentul de filament se va modifica temperatura acestuia i implicit culoarea.

Tm > Tf

Tm = Tf

Tm < Tf

n funcie de temperatura filamentului Tf, valoarea curentului prin acesta constituie o msur a temperaturii urmrite Tm . Pirometrele obinuite au domeniile: 7000C (filament rou nchis) i temperatura maxim a filamentului 15000C, dar pot fi extinse pn la 30000C prin utilizarea unor atenuatoare optice. Pirometrele sunt foarte mult utilizate n siderurgie (metalurgie) pentru msurarea temperaturii arjei n cuptoare, furnale etc. Adaptoare Pe lng elementul sensibil, n construcia unui traductor intr i adaptorul . Mai cunoscute sunt : Adaptorul tensiune (rezisten)-curent Adaptorul ELT 160

51

Se folosete pentru obinerea semnalului electric unificat, curent 2 - 10 mA, prin cuplarea cu un element sensibil de tip termorezisten sau termocuplu. Adaptorul se compune din: bloc de gam K71H77 care servesc la obinerea, la ieirea lui, a unui semnal standard de curent continuu 10 A, n funcie de semnalul de la ieirea elementului sensibil; un amplificator de curent continuu cu modulare, amplificatoare n curent alternativ i modulare; un bloc de liniarizare sau corecie. Semnalul de la ieirea blocului de gam se aplic nfurrii de comand a modularului magnetic, fiind transformat ntr-un semnal alternativ cu frecvena de 1000Hz. Acest semnal este amplificat i se obine la ieire un semnal unificat 2-10 mA, proporional cu mrimea de intrare a elementului sensibil (temperatura). Caracteristica static a ansamblului element sensibil - bloc de gam poate fi neliniar, motiv pentru care este prevzut un bloc de liniarizare sau corecie, care are o caracteristic neliniar ce compenseaz neliniaritile introduse de blocul de gam sau elementul sensibil. Adaptorul ELT162 Face parte din sistemul nou de automatizare (S.N.A.) sistemul F (420 mA) i este destinat s nlocuiasc adaptoarele ELT162 (161), din sistemul E. Conine un amplificator de curent continuu, realizat cu amplificator operaional integrat care asigur o precizie foarte bun, sensibilitate, stabilitate cu temperatura i amplificarea semnalelor obinute de la ieirea blocului de gam. Se folosete combinat cu urmtoarele tipuri de detectoare de temperatur: termorezistene Pt 50 i Pt 100; termocupluri PR10%, PR 13%, Cromel-alunel, Fier-constant. Adaptoare electronice deplasare-curent Aceste tipuri de adaptoare sunt frecvent utilizate n cadrul sistemului electronic E, ntruct multe dintre traductoarele acestui sistem conin elemente sensibile care au ca mrime de ieire o deplasare liniar sau unghiular. Aa este cazul traductoarelor de presiune, nivel, debit. Adaptorul deplasare unghiular-curent ELT370 Folosete principiul convertirii unei deplasri mecanice (rotire) ntr-un semnal de curent alternativ, a crui amplitudine este proporional cu deplasarea. Adaptorul ELT370 este plasat n aceeai carcas cu elementele sensibile ale traductoarelor n care este cuplat. Adaptoare for-curent n cadrul traductoarelor din sistemul F se folosete un adaptor for-curent bazat pe principiul balanei de fore (echilibru de fore). 52

Conine un traductor diferenial deplasare-tensiune de tip inductiv. Adaptoare pneumatice de deplasare unghiular-presiune Adaptoarele pneumatice mpreun cu elementele sensibile corespunztoare fac parte din ansamblul denumit traductor pneumatic, utilizat pentru msurarea i reglarea automat a unor procese din instalaiile industriale care folosesc diferite fluide. Adaptorul pneumatic transform deplasarea unghiular n semnal unificat pneumatic 0,21 daN/cm2 sau 10,2 daN/cm2. Adaptorul pneumatic deplasare unghiular-presiune PLT370 Adaptorul pneumatic PLT370 este format dintr-o plac de baz pe care se monteaz mecanismul respectiv i care se compune din: un sistem duz-clapet; un sistem de reacie compus dintr-o capsul mecanic i un mecanism cu articulaie elastic; un amplificator pneumatic.

Funcionare : micarea de rotaie primit de la axul 5 al elementului sensibil este transmis sistemului duz-clapet 2. Dac se apropie de clapet i presiunea p n spatele duzei va crete, aceasta este transmis amplificatorului pneumatic inversor AP - 3, la ieirea cruia presiunea pe va scdea proporional cu deplasarea duzei. Totodat presiunea pe este transmis i unei capsule mecanice 4 care, prin articulaia elastic 1, asigur legtura invers (reacia negativ) i mrete astfel stabilitatea ansamblului.

53

Activitatea de nvare 6.1 Traductoare de poziie i deplasare Competena: C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente Obiectivul/obiective vizate:

54

Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s precizai elementele componente ale fiecrui tip de traductor de deplasare s explicai funcionarea fiecrui tip de traductor de deplasare


Durata:

Tipul activitii: Diagrama pianjenDEPLASARE LINIAR DEPLASARE UNGHIULAR TRADUCTOARE REZISTIVE

CU ARMTUR MOBIL

TRADUCTOARE DE DEPLASARE I POZIIE

CU DISTAN VARIABIL

TRADUCTOARE INDUCTIVE

TRADUCTOARE CAPACITIVE

CU MIEZ MOBIL

CU DIELECTRIC VARIABIL

CU SUPRAFA VARIABIL

Sarcina de lucru : Folosind surse de informare diferite, obinei informaii despre construcia fiecrui tip de traductor de deplasare i funcionarea fiecruia. Completai diagrama cu informaiile obinute pentru fiecare tip de traductor. Sugestii: elevii se pot organiza n grupe mici, de cte 2-3 elevi sau pot lucra individual elevii vor utiliza fia de documentare 6, internet, manual, caiete de notie, reviste de specialitate i cri tehnice, pentru a completa cunotinele dobndite la orele de curs;

55

Evaluare:

Punctajul se acord n funcie de numrul informaiilor furnizate. Dac ai realizat cerina, putei trece la urmtoarea activitate, dac nu, refacei activitatea.

Activitatea de nvare 6.2 Traductoare de poziie i deplasare

56

Competena: C27.2.

Prezint funcionarea elementelor componente

Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s alegei tipul de traductor de deplasare necesar ntr-o msurare s realizai msurarea unei deplasri


Durata:

Tipul activitii: Experimentul

Sarcina de lucru: Pe baza cunotinelor teoretice dobndite la orele de curs, vei realiza msurri ale deplasrii unui subansamblu din dotarea laboratorului, pe o distan de 5 mm, dup urmtorul plan : 1. 2. 3. 4. 5. Sugestii: Realizarea lucrrii de laborator presupune lucrul n echipe de 2 4 elevi; Fiecare membru trebuie s primeasc o sarcin de lucru i s-i asume responsabilitatea rezultatelor echipei; Membrii grupului organizeaz i execut mpreun sarcinile de lucru; Profesorul observ i analizeaz nivelul de cooperare, atmosfera creat n timpul lucrului; Alegerea tipului de traductor de deplasare; Realizarea montajului de msurare; Verificarea montajului de msurare; Notarea rezultatelor ntr-un tabel; Concluzii.

57

Elevii trebuie s cunoasc normele de protecia muncii specifice domeniului.

Evaluare: Se consider lucrare realizat, dac elevii refectueaz cel puin dou detreminri cu tipul de traductor ales n funcie de subansamblul din dotarea laboratorului.

Activitatea de nvare 6.3 Traductoare de for i cupluri

58

Competena: C27.2.

Prezint funcionarea elementelor componente

Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s definii efectul tensorezistiv s descriei principiul de funcionare al traductoarelor de for i cupluri

Durata:


Tipul activitii: Diagrama pianjen Sarcina de lucru: Realizai un eseu de circa 15 rnduri, cu tema ,,Traductoare de for i cupluri dup structura prezentat n diagrama din figur:

Sugestii: elevii se pot organiza n grupe mici, de cte 2-3 elevi sau pot lucra individual 59

elevii vor utiliza fia de documentare 6, internetul, reviste de specialitate i cri tehnice pentru a completa cunotinele dobndite la orele de curs;


Activitatea de nvare 6.4 Timbre tensometrice Competena: C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente 60

Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s alegei tipul de timbru tensometric necesar ntr-o msurare s realizai msurarea unei fore cu timbrul tensometric

Durata:


Tipul activitii: Experimentul Sarcina de lucru: Cunoscnd relaia dintre rezistena electric i rezistivitate, realizai un scurt ndrumar de laborator pentru determinarea forei utiliznd timbre tensometrice. ndrumarul va cuprinde: a) schema montajului de lucru; b) aparatele necesare; c) modul de lucru. Sugestii: Realizarea lucrrii de laborator presupune lucrul n echipe de 2 4 elevi; Fiecare membru trebuie s primeasc o sarcin de lucru i s-i asume responsabilitatea rezultatelor echipei; Membrii grupului organizeaz i execut mpreun sarcinile de lucru; Profesorul observ i analizeaz nivelul de cooperare, atmosfera creat n timpul lucrului; Elevii trebuie s cunoasc normele de protecia muncii specifice domeniului.

Soluie: a) Schema montajului de lucru

61

b) Aparate necesare: ohmmetru serie (sau multimetru) c) Modul de lucru: se regleaz ohmmetrul (indicaia pentru Rx = 0 i pentru Rx = ) se msoar rezistena nominal a timbrului tensometric (nainte de aplicarea forei) Rn = . se msoar rezistena timbrului tensometric n timp ce fora F este aplicat piesei R1 = . se determin R = R1 Rn = .. utiliznd caracteristica de transfer a timbrului tensometric utilizat, se determin fora aplicat piesei (for proporional cu deformaia )


Activitatea de nvare 6.5 Traductoare de presiune Competena: C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente 62

Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s explicai principiul de funcionarea unui traductor de presiune s precizai tipuri de elemente sensibile i adaptoare ale traductoarelor de presiune s clasificai traductoarele de presiune s alegei un traductor pentru o aplicaie dat


Durata:

Tipul activitii: Expansiune Sarcina de lucru : Realizai un eseu de circa 15 rnduri, cu tema ,,Traductoare de presiune dup urmtoarea structur: definiia presiunii uniti de msur pentru presiune principiul de funcionare al traductoarelor de presiune tipuri de traductoare de presiune tipuri de elemente sensibile i adaptoare aferente traductoarelor de presiune utilizri ale traductoarelor de presiune Sugestii: elevii se pot organiza n grupe mici, de cte 2-3 elevi sau pot lucra individual elevii vor utiliza fia de documentare 6, internetul, reviste de specialitate i cri tehnice pentru a completa cunotinele dobndite la orele de curs; Evaluare: Punctajul se acord n funcie de exactitatea informaiilor obinute. 63

Dac ai realizat cerina, putei trece la urmtoarea activitate, dac nu, refacei activitatea.

64

Activitatea de nvare 6.6 Traductoare de nivel Competena: C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s explicai principiul de funcionare a unui traductor de nivel s precizai tipuri de traductoare de nivel

Durata:Timp de lucru 25 minute

Tipul activitii: Problematizarea Sarcina de lucru: I. Se d schema de principiu pentru msurarea nivelului din figura urmtoare: 1. precizai tipul de traductor de nivel 2. indicai elementele componente i precizai rolul lor indicai principiul fizic pe care se bazeaz construcia i funcionarea acestui tip de traductor 4. explicai modul de msurare cu acest traductor

3.

G

x II. Investigai mediul n care v desfurai activitatea cotidian, la coal i acas, pentru a descoperi situaii sau instalaii n care se utilizeaz traductoare de nivel. Ce fel de traductoare sunt acestea? Completai tabelul urmtor:Nr. crt. Instalaia Tipul traductorului

65

Sugestii: elevii se pot organiza n grupe mici (2 - 3) elevi sau pot lucra individual. elevii vor utiliza fia de documentare 6, internetul, reviste de specialitate i cri tehnice pentru a completa cunotinele dobndite la orele de curs;

Evaluare: V apreciai singuri munca realizat prin calificativele: foarte slab, slab, suficient, bine, foarte bine.

66

Activitatea de nvare 6.7 Traductoare de debit Competena: C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s explicai principiul de funcionare a unui traductor de debit s precizai tipuri de traductoare de debit

Durata:Timp de lucru 25 minute

Tipul activitii: Problematizarea

Sarcina de lucru: I. Se dschema de principiu pentru msurarea debitului, din figura urmtoare: 1. precizai tipul de traductor de debit 2. indicai elementele componente i precizai rolul lor 3. indicai principiul fizic pe care se bazeaz construcia i funcionarea acestui tip de traductor 4. explicai modul de msurare cu acest traductor 5. analizai schema traductorului i aflai sensul tensiunii electromotoare induse aplicnd regula minii drepte; reprezentai sensul respectiv, lsnd doar o sgeat dintre cele dou reprezentate n dreptul voltmetrului (tergnd-o pe cea necorespunztoare).

N

B

v

S

V

67

Sugestii: elevii se pot organiza n grupe mici (2 - 3) elevi sau pot lucra individual. elevii vor utiliza fia de documentare 6, internetul, reviste de specialitate i cri tehnice pentru a completa cunotinele dobndite la orele de curs; Evaluare: Punctajul se acord n funcie de exactitatea informaiilor obinute. Dac ai realizat cerina, putei trece la urmtoarea activitate, dac nu, refacei activitatea.

68

Activitatea de nvare 6.8 Traductoare de temperatur Competena: C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s explicai principiul de funcionare a unui traductor de temperatur s indicai tipuri de traductoare de temperatur utilizate n tehnica msurrilor s precizai caracteristicile tehnice ale diferitelor tipuri de traductoare de temperatur, preciznd tipurile de adaptoare utilizate s utilizai traductoare de temperatur n procesul de msurare

Timp de lucru 1 sptmn

Durata:

Tipul activitii: Rezumare

Sarcina de lucru: ntocmii ntr-o perioada de 1 sptmn un referat, utiliznd surse de documentare concrete (internet, reviste de specialitate, cri tehnice, pliante, cataloage ale firmelor productoare) n care s prezentai cel puin 3 tipuri de traductoare de temperatur folosite n automatizri. Se vor avea n vedere urmtoarele: proprietatea pe care se bazeaz funcionarea lor construcia i funcionarea caracteristici tehnice generale; domeniul de utilizare Sugestii: 69

Elevii se pot organiza n grupe mici (2 - 3) elevi sau pot lucra individual.

Evaluare: Se consider lucrare realizat, dac elevul prezint cel puin 3 tipuri de traductoare de temperatur cu caracteristici tehnice i instruciuni de utilizare.

70

Activitatea de nvare 6.9 Adaptoare Competena: C27.2. Prezint funcionarea elementelor componente Obiectivul/obiective vizate: Dup parcurgerea activitii vei fi capabili : s explicai principiul de funcionare al unui adaptor s indicai tipuri de adaptoare utilizate n construcia traductoarelor

Durata:


Tipul activitii: nvarea prin categorisire Sarcina de lucru: Completai urmtorul tabel cu rspunsurile pe care le considerai corecte; Dup completarea fiecrei rubrici, vei confrunta rspunsurile voastre cu cele prezentate de profesor pe folie. Varianta constructiv Tipul de traductor n care este utilizat Caracterizare

Tipuri de adaptoare Adaptoare tensiune (rezisten) curent Adaptoare electronice deplasare curent Adaptoare

71

for - curent Adaptoare pneumatice de deplasare unghiular presiune

Evaluare: V apreciai singuri munca realizat prin unul din calificativele: foarte slab, slab, suficient, bine, foarte bine.

72

III. Glosaraparatul de msurat automatizarea sistemul tehnic care permite determinarea cantitativ a mrimilor ce se msoar introducerea unor dispozitive i legturi cu scopul de a realiza operaiile de comand i reglare automat a procesului. ansamblul de operaii ce se efectueaz n circuit deschis i care au ca efect stabilirea unei dependene dup o lege prestabilit, pentru valoarea unei mrimi dintr-un proces n raport cu mrimi independente de acesta. comanda care se realizeaz conform unui program comanda care se realizeaz dup un program secvenial ce fixeaz apriori succesiunea aciunilor asupra unui sistem, unele aciuni depind de executarea aciunilor precedente sau de ndeplinirea n prealabil a unor condiii comanda care se realizeaz numai prin dispozitive prevzute n acest scop comanda n care omul intervine asupra elementului de execuie operaia de msurare, verificare prin comparare, analiz. metoda de afiare a datelor sub form numeric ansamblul de aparate i legturi care se conecteaz cu procesul n scopul realizrii operaiilor de comand i de reglare dorite. o parte a sistemului automat care formeaz o unitate constructiv i realizeaz una sau mai multe din funciunile sistemului automat; un element are una sau mai multe mrimi de intrare i o mrime de ieire, prin care se primesc i se transmit mrimile fizice caracteristice funcionrii elementului; elementele componente ale unui sistem automat formeaz un ansamblu unificat dac elementele sunt legate ntre ele prin semnale de intrare i ieire cu variaii n domenii date (210 mA c.c. ; 15 mA c.c. ; 020 mA ; 0,21 daN/cm2 kgf/m2). diferena dintre rezultatul unei msurri i valoarea mrimii msurate element elastic, folosit n construcia aparatelor de msur caracteristica aparatului de msur n funcie de care se alege aparatul i se evalueaz calitatea msurrii ansamblul transformrilor, caracterizat prin una sau mai multe mrimi msurabile, pentru care se realizeaz o 73

comanda comanda cu program comanda secvenial comanda automat comanda manual controlul metoda digital dispozitivul de automatizare

element al sistemului automat

eroarea membran precizia proces

reglarea (automatmanual)

semnal semnalizarea

sensibilitatea sigurana n funcionare sistemul automat telecomanda traductorul semnal unificat

automatizare. ansamblul de operaii care au drept scop ca, pe baza comparaiei valorii msurate a unei mrimi din proces cu o valoare prestabilit s acioneze asupra procesului astfel c mrimea reglat s fie adus sau meninut la valoarea prescris prin stabilirea unei dependene dup o lege prestabilit pentru valoarea unei mrimi dintr-un proces n raport cu mrimi independente sau dependente de proces sau prin reducerea influenei mrimilor perturbatoare asupra mrimilor din proces. mrimea fizic utilizat pentru transmiterea unei informaii ansamblul de operaii care au ca efect declanarea unor semnale de alarm (optic, acustic) pentru a atrage atenia asupra apariiei unor situaii normale - anormale n funcionarea procesului. caracteristica unui element care exprim raportul dintre variaia mrimii de ieire i variaia mrimii de intrare care o produce, dup ce regimul staionar a fost atins calitatea unui element de a funciona cu o probabilitate prestabilit un interval de timp determinat, fr s se depeasc valorile tolerate ansamblul cuprinznd procesul i dispozitivul de automatizare. comanda se realizeaz de la distan (se folosesc metode i dispozitive de teletransmitere). partea unui ansamblu de msurare care care are rolul de a transforma informaia de msurare ntr-o mrime fizic prelucrabil semnalul din canalul de transmitere cu domeniul de variaie standardizat

GLOSARUL poate fi completat pe msura parcurgerii modulului i ar fiindicat ca, fiecare elev s aib n portofoliu o list cu cuvintele cheie propriei discipline de specialitate. O parte dintre termenii specifici domeniului auotmatizrilor sunt definii n cuprinsul fielor de documentare, urmnd ca profesorul i elevii s-i descopere i s-i adauge prezentului glosar.

74

IV. BibliografieBloiu, T., .a., [2002] - Elemente de comand i control pentru acionri i SRA, manual pentru clasele a XI-a i a XII-a, liceu tehnologic, specializarea electrotehnic, Editura Econimic Preuniversitaria, Bucureti Bichir, N. i colectiv ,[1993] Maini, aparate, acionri i automatizri, manual pentru clasa a XIa i a XIIa licee industriale i coli profesionale, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti Clin Sergiu, Dumitrache I., Dimo Paul [1972] - Automatizri electronice - E.D.P. Bucureti Mare, Fl., Bloiu, T., Fetecu, Gr., Enache, S., Federenciuc, D. , [2002] Elemente de comand i control pentru acionri i sisteme de reglare automat, manual pentru clasele a XI-a i a XII-a, Editura Economic, Bucureti Mare, Fl., .a. , [2001] - Solicitri i msurri tehnice. Laborator tehnologic. Auxiliar curricular pentru clasa a X-a, liceu tehnologic profil tehnic, Editura Econimic Preuniversitaria, Bucureti Mihoc, D., Simulescu, D., Popa, A. , [1982] Aparate electrice i automatizri, Editura Didactic i Pedagogic Mihoc Dan, Popescu Stelian [1978] - Automatizri EDP, Bucureti Mirescu, S.C., .a. , [2004] Laborator tehnologic. Lucrri de laborator i fie de lucru, Vol. I i II. Editura Economic Preuniversitaria, Bucureti Pintea Mihaela Sisteme de automatizare - Auxiliar curricular pentru ciclul superior al liceului, profil tehnic - Programul PHARE TVET RO 2003/005 551.05.01 02 Tertico Mihai, Stamata Aurel, Antonescu Magdalena, Soare Corina, Neagu Ana, Glatz Alexandru [1986] - Aparate de msurat i automatizri n industria chimic, E.D.P. Bucureti Tertico Mihail, Stamata Aurelian, Magdalena Antonescu, Corina Soare [1994] Aparate de msurat i control. Automatizarea produciei - EDP, RA Bucureti

75

06_Sisteme de Reglare Automata I

Documents

Transcript of 06_Sisteme de Reglare Automata I