LICEUL TEHNOLOGIC “ C.A.ROSETTI” CONSTANTA

LUCRARE DE CERTIFICARE A COMPETENTELOR PROFESIONALE NIVEL 3

Tema lucrarii :

TRADUCTOARE DE TEMPERATURA SI PRESIUNE

COORDONATOR : INTOCMIT :

1

Argument

Traductoarele, cunoscute frecvent sub numele de elemente de măsură, sunt destinate pentru

măsurarea mărimilor conduse şi a unor mărimi semnificative pe baza cărora se pune în evidenţă

echilibrul proceselor. Prin intermediul lor, vom obţine informaţiile necesare conducerii automate

a proceselor în circuit închis. Traductoarele se utilizează atât în cadrul sistemelor de măsurare şi

control, cât şi în cadrul sistemelor de reglare automată. Traductoarele se compun dintr-un

element sensibil şi un adaptor. Elementul sensibil, numit şi detector, este specific fiecărui

parametru măsurat.

Elementul sensibil efectuează operaţia de măsurare propriu-zisă, iar elementul traductor

asigură transformarea semnalului într-un alt semnal, în general electric sau pneumatic, unificat,

semnal ce pretează pentru transmiterea la distanţă.

Traductoarele folosite în sistemele automate din industria chimică sunt traductoare de mărimi

neelectrice destinate măsurării parametrilor specifici industriei chimice, şi anume: temperatură,

presiune, debit, nivel, concentraţie, pH etc.

Lucrarea “Tipuri de traductoare” este structurată pe următoarele capitole:

Capitolul 1: Traductoare în care se numeşte traductor acel element al SRA care realizează

convertirea unei mărimi fizice – de obicei neelectrică – în mărime de altă natură fizică – de

obicei electrică – proporţională cu prima sau dependentă de aceasta, în scopul utilizării într-un

sistem de automatizare.

Capitolul 2: Caracteristici generale ale traductoarelor în care am prezentat caracteristicile

generale, valabile pentru orice traductor: natura fizică a mărimilor de intrare şi de ieşire,

puterea consumată la intrare ( de obicei o putere mică sau foarte mică, de ordinul câtorva

waţi sau miliwaţi sau chiar mai puţin), caracteristica statică a traductorului, domeniul de

măsurare, panta absolută (sau sensibilitatea) Ka, panta medie (Km).

2

Capitolul 3: Clasificarea traductoarelor în care am specificat felul în care clasificarea

traductoarelor poate fi făcută: în funcţie de natura mărimii de ieşire xe sau în funţie de natura

mărimii de intrare xi. Astfel, în funcţie de natura mărimii electrice de la ieşire se deosebesc

traductoare parametrice şi generatoare( de inducţie, sincrone, piezoelectrice,

termoelectrice); în funcţie de natura mărimii aplicate la intrare: traductoare de mărimi

electrice (curent, frecvenţă, putere, fază, etc.) şi neelectrice (temperatură, deplasare, debit,

viteză, presiune, etc.); în funcţie de domeniul de variaţie al mărimii de ieşire: traductoare

unificate şi neunificate. Astfel, am amănunţit traductoarele de temperatură, încât măsurarea

temperaturii se bazează pe diferite fenomene şi efecte fizice, în care modificarea temperaturii

determină modificări ale unor proprietăţi sau caracteristici ale materialelor: variaţia

dimensiunilor geometrice, variaţia rezistenţei electrice, apariţia unei tensiuni electromotoare

de-a lungul joncţiunii a două metale, variaţia intensităţii radiaţiei emise, variaţia frecvenţei de

rezonanţă a unui cristal de cuarţ etc. definesc aceste tipuri de traductoare. Al doilea tip de

traductoare abordat sunt traductoarele electronice de presiune, cele enumerate şi detaliate

fiind: traductorul de presiune cu tub Bourdon AT 10-ELT 370, cu capsulă AT 20 ELT 370,

traductoare de presiune cu membrană. Traductoarele pneumatice de presiune sunt

enumerate astfel: traductorul de presiune relativă cu tub Bourdon AT 10 PLT 370, traductorul

pneumatic de presiune diferenţială cu burdufuri tip AT 10 PLT 370 iar traductoarele de debit

sunt exemplificate astfel: traductorul debitmetric de presiune diferenţială, traductorul

electromagnetic de debit FE 800-FE 96, traductorul rotametric de debit DR 100 ELT 310. Ca

finalizare a clasificării traductoarelor, am încheiat cu triarea celor de nivel în care am

exemplificat decat un singur tip de traductor de nivel, acesta fiind traductorul de nivel cu

imersor AT 50 ELT 370.

Deoarece procesele industriale sunt caracterizate de mai multe mărimit fizice, al căror

control nu mai poate fi efectuat decât prin utilizarea unor aparate corespunzătoare din punct

de vedere etnic, s-a impus, ca o necesitate obiectivă, introducerea pe scară largă a aparaturii

de măsurat, control şi automatizare, realizându-se cu această ocazie şi o serie de cerinţe.

3

În concluzie, conducerea proceselor tehnologice în timp real nu se poate realiza decât

utilizându-se aparatură de automatizare performantă, aparatură care înglobează în ultimul

timp şi sisteme de conducere cu microprocesor.

Un lucru trebuie neapărat menţionat, şi anume acela că automatizarea impune cu

necesitate existenţa unor instalaţii tehnologice, cât şi a unor tehnologii moderne, care să

justifice existenţa acestor instalaţii. De asemenea, fără o mecanizare corespunzătoare, nici nu

se poate pune problema automatizării, dat fiind faptul că, din punctul de vedere al evoluţiei

tehnicii, automatizarea urmează mecanizării.

4

CUPRINS

Argument ……………………………………………………………………

CAP 1 - Prezentare generala …………………………………..........................1.1 Notiuni generale……………………………………………………….

CAP 2– Caracteristici generale , clasificari………………….....................

2.1 Caracteristicile si performantele in regim stationar………………….2.2 Caracteristicile si performantele in regim dinamic…………………... 2.2.1 Caracteristicile energetice…………………………………. 2.2.2 Caracteristicile constructive……………………………... ..2.3 Clasificari ale traductoarelor…………………………………………

CAP 3 – Traductoare de temperatura …………………………………………3.1 Traductoare termorezistive

3.1.1 Termorezistenţele conductoare (metalice)………………… 3.1.2 Termorezistenţele semiconductoare……………………….

3.2 Traductoare termoelectrice3.3 Traductoare pirometrice

3.3.1 Traductorul pirometric de radiaţie totală tip K42 (K56)….. 3.3.2 Supraveghetorul de flacără SFT 168………………………

CAP 4 – Traductoare de presiune ……………………………. ………………4.1 Traductoare electronice de presiune

4.1.1 Traductorul de presiune cu tub Bourdon AT 10-ELT 370… 4.1.2 Traductorul de presiune cu capsulă AT 20 ELT 370……… 4.1.3 Traductoare de presiune cu membrane…………………….

4.2 Traductoare pneumatice de presiune 4.2.1 Traductorul de presiune relativă cu tub Bourdon AT 10

PLT 370…………………………………………………… 4.2.2 Traductorul pneumatic de presiune diferenţială cu

burdufuri tip AT 10 PLT 370……………………………..

CAP 5 – Norme de protectia muncii……………………………………………

Bibliografie………………………………………………………………………

5

CAP 1

1.1 Notiuni generale.

Conducerea unui proces tehnologic presupune cunoasterea unor informatii cat mai corecte si cat mai complete asupra elementelor.

Traductoarele sunt elemente din structura sistemelor automate care au rolul de a masura

valorile parametrului reglat si de a converti acest parametru (marime) într-o marime fizica ce este

compatibila cu marimea de intrare în elementul urmator al sistemului.

Marimea de masurat “ x “ este aplicata la intrarea traductorului, reprezentand parametrul masurat (temperatura, debit, presiune, forta, turatie, viteza, nivel etc.).Marimea de iesire “y” reprezinta valoare marimii masurate, exprimata sub forma de semnal analogic ( current, tensiune ).

Elementele componente alea traductorului sunt :

ELEMENTUL SENSIBIL ( detector, captor, sensor ) este elemental specific pentru detectarea marimii fizice pe care traductorul trebuie sa o masoare.El are capacititatea de a elimina sau reduce la minim influentele exercitate de alte marimi decat cea care se masoara si care actioneaza simultan asupra traductorului.Sub actiunea marimii de intrare are loc o modificare de stare a elementului sensibil.

Modificarea de stare presupune un consum energetic care poate fi luat :

Din proces, in raport cu fenomenul fizic pe care se bazeaza detectia si in functie de puterea asociata marimii de intrare.Modificarea de stare se poate manifesta sub forma unui semnal la iesirea elementului sensibil ( ex : tensiunea electromotoare generate la bornele unui termocuplu in functie de temperatura);

De la o sursa auxiliara de energie, cand modificarea de stare are ca efect variatii alea unor parametrii de material.

6

Indiferent cum se face modificarea de stare a elementului sensibil, informatia furnizata de acesta nu poate fi furnizata ca atare, necesitand prelucrari ulterioare prin elemente de transmisie si adaptor.

ELEMENTE DE TRANSMISIE sunt elemente auxiliare care realizeaza conexiuni electrice, mecanice, optice sau de alta natura in situatiile in care tehnologiile de realizare a traductorului o impun ( de exemplu : in cazul masurarii temperaturilo inalte, elemental sensibil nu poate fi plasat in aceiasi unitate constructiva cu adaptorul fiind necesar astfel un element de legatura.Daca marimea generata de elemental sensibil este neadecvata pentru transmisie ( cazul transmisiilor la distanta mare ) atunci elementul de transmisie contine si elemente conversie potrivit cerintelor impuse de canalele de transmisie. ADAPTORUL are rolul de a modifica ( adapta ) informatia de la iesirea elementului sensibil la cerintele impuse de aparatura de automatizare utilizata.Functiile utilizate de adaptor sunt complexe, ele incluzand si adaptarea de nivel, putere ( sau impedanta ) cu referire la semnalul de iesire, in raport cu dispozitivele de automatizare.Adaptorul asigura conversia variatiilor de stare ale elementului sensibil in semnale calibrate la iesire, ce reprezinta ( la o alta scara ) valoarea marimii de intrare.Deci, adaptorul realizeaza operatia specifica masurarii,adica comparatia cu unitatea de masura adoptata.

In functie de elementele constructive, impuse de natura semnalelor de iesire, adaptoarele sunt de doua feluri :

Adaptoare electrice ( electronice ) Adaptoare pneumatice

In raport cu forma de variatie a semnalelor de iesire, adaptoarele pot fi : Analogice Numerice

Semnalele analogice se caracterizeaza prin vibratii continue ale unui parametru caracteristic si sunt de regula, semnale unificate.Prin semnal unificat se intelege adoptarea ca semnal a aceleiasi marimi fizice, cu acelasi domeniu de variatie, indiferent de locul unde este plasat elementul de automatizare intr-un sistem de reglare automata.

Semnalele unificate utilizate frecvent sunt : - Curentul continuu ( in cazul sistemelor de reglare a proceselor lent

variabile) cu domeniul de variatie : Icc ∈ [2….10]mA sau Icc ∈ [4…20]mA

- Tensiunea continua ( in cazul sistemelor de reglare a proceselor rapide ) cu domeniu de variatie : Vcc ∈ [0…10] V sau Vcc ∈ [ -10…+10] V.

- Presiunea aerului instrumental ( aer fara impuritati si cu umiditate minima standardizata ) produs in instalatii special : p ∈ [0.2….1] bar

Semnalele numerice, generate la iesirea traductoarelor numerice s-au impus prin folosirea pe scara tot mai larga a echipamentelor de reglare numerica si a calculatoarelor de proces.Codurile numerice de iesire trebuie sa fie compatibile cu echipamentele ( interfetele calculatoarelor ) impunand o standardizare si a semnalelor numerice furnizate de traductoare.

Cele mai utilizate coduri sunt :- Binar-natural, cu 8,10,12,16,32 de biti ( uneori 64 de biti )

7

- Binar codificat zecimal cu 2,3 sau 4 decade.

SURSA AUXILIARA DE ENERGIE necesara in cele mai frecvente cazuri,pentru a menaja energia semnalului util.

Cerinţe impuse traductoarelor:

- să realizeze prelucrarea primară a informaţiei; - să asigure o siguranţa ridicată în exploatare; - să furnizeze un semnal suficient de mare la ieşire şi o precizie ridicată; - prezenţa traductorului să nu modifice mărimea măsurată; - să permită alegerea domeniului de măsurare şi reglarea sensibilităţii; - să suporte suprasarcină de durată fără defecţiuni; - să fie imun la perturbaţii; - să aibă un grad ridicat de adaptabilitate în ceea ce priveşte amplasarea; - să aibă o construcţie rigidă, rezistentă la şocuri şi la solicitările mediului înconjurător; - să aibă un gabarit redus şi o masă mică; - să fie realizate în construcţie modulară astfel încât să permită interschimbabilitate; - să aibă conexiuni simple la intrare şi ieşire; - să permită o reglare şi întreţinere cât mai simple - să respecte regulile de protecţie a muncii;- sa aiba un pret scazut;

CAP 2

8

2.1 Caracteristici şi performanţe în regim staţionar

Caracteristicile funcţionale ale traductoarelor reflectă (în esenţă) modul în care se realizează relaţia de dependenţă intrare-ieşire (I-E).

Performanţele traductoarelor sunt indicatori care permit să se aprecieze măsura în care caracteristicile reale corespund cu cele ideale şi ce condiţii sunt necesare pentru o bună concordanţă între acestea.

Caracteristicile şi performanţele de regim staţionar se referă la situaţia în care mărimile de intrare şi de ieşire din traductor nu variază, adică parametrii purtători de informaţie specifici celor două mărimi sunt invarianţi.

Caracteristica statică a traductorului este reprezentată prin relaţia intrare – ieşire (I-E):y = f(x) (1.1)

în care y şi x îndeplinesc cerinţele unei măsurări statice.Relaţia (1.1) poate fi exprimată analitic sau poate fi dată grafic printr-o curbă trasată cu

perechile de valori (x , y).Caracteristica y = f(x) redă dependenţa I-E sub forma ideală deoarece, în realitate, în

timpul funcţionării traductorului, simultan cu mărimea de măsurat x, se exercită atât efectele

mărimilor perturbatoare externe ξ1 , ξ2 , ξ3 , .. . , ξn cât şi a celor interne ν1 , ν2 , ν3 , .. . , νr

care determină modificări nedorite ale caracteristicii statice ideale.În afara acestor perturbaţii (nedorite), asupra traductorului intervin şi mărimile de reglaj,

notate prin C1 ,C2 , C3 , .. . , Cq . Aceste reglaje servesc la obţinerea unor caracteristici adecvate

domeniului de variaţie al mărimii de măsurat în condiţii reale de funcţionare a traductorului. Ţinând seama de toate mărimile care pot condiţiona funcţionarea traductorului, acesta se poate reprezenta printr-o schemă funcţională restrânsă, ilustrată în figura 1.1.

Reglajele C1 ,C2 , C3 , .. . , Cq nu provoacă provoacă modificări nedorite ale

caracteristicii statice ideale şi sunt necesare pentru:- alegerea domeniului de măsurare;- prescrierea sensibilităţii traductorului,- calibrarea internă şi reglarea zeroului.

Fig 1.2 Mărimile perturbatoare externe 1 , 2 , 3 , …, n cele mai importante sunt de natura

unor factori de mediu: presiunea, umiditatea, temperatura , câmpuri electrice sau magnetice etc.

9

Aceste perturbaţii (nedorite) pot acţiona atât asupra mărimii de măsurat, cât şi asupra elementelor constructive ale traductorului.

Mărimile perturbatoare interne se datorează zgomotelor generate de rezistoare, de semiconductoare, frecări în lagăre, îmbătrânirea materialelor care-şi schimbă proprietăţile, variaţii ale parametrilor surselor de alimentare etc. Datorită mărimilor perturbatoare, traductorul va funcţiona după o relaţie de dependenţă (I-E) reală, descrisă de funcţia:

y=f ( x , ξ1 , ξ2 , ξ3 , . . ., ξn , ν1 , ν2 , ν3 , . .. , νr ); (1.2)

Este important de observat că erorile sunt generate de variaţiile mărimilor perturbatoare şi nu de valorile lor absolute, care dacă ar rămâne constante ar putea fi luate în considerare ca atare în expresia caracteristicii.

Modul în care mărimile perturbatoare influenţează ieşirea , admiţând că variaţiile lor sunt mici, se pune în evidenţă prin dezvoltarea în serie Taylor a funcţiei (2.1) cu neglijarea termenilor corespunzători derivatelor de ordin superior. Se obţine:

y= ∂ f∂ x

Δx+ ∂ f∂ ξ1

Δξ1+. . .+ ∂ f∂ ξn

Δξn+∂ f∂ ν1

Δν1+. ..+ ∂ f∂ νr

Δν r (1.3)

Derivatele de ordinul I au semnificaţia unor sensibilităţi:

∂ f∂ x - este sensibilitatea utilă a traductorului∂ f∂ ξ i şi

∂ f∂ ν i sunt sensibilităţi parazite

Cu cât sensibilitatea utilă va fi mai mare, iar sensibilităţile parazite vor fi mai mici, cu atât caracteristica reală a traductorului va fi mai apropiată de cea ideală (1.1)

Dacă sensibilităţile parazite au valori ridicate se impune introducerea unor dispozitive de compensare automată.

Prin concepţie (proiectare) şi construcţie, traductoarele se realizează astfel încât mărimile de influenţă (perturbatoare) să determine efecte minime si deci , să se poată considera valabilă caracteristică statică ideală y = f(x) în limitele unei erori tolerate.

În ipoteza de liniaritate şi admiţând că influenţele mărimilor perturbatoare nu depăşesc eroarea tolerată , forma uzuală pentru caracteristica statică a traductoarelor analogice este:

y=k⋅(x−x0 )+ y0 ; (1.4)în care x0 şi y0 pot lua diverse valori pozitive sau negative, inclusiv zero.

Caracteristicile statice liniare sunt tipice pentru traductoare, dar pot apărea, în anumite cazuri particulare, (cerute de un S.R.A.), caracteristici neliniare. În cele ce urmează se prezintă câteva exemple de caracteristici statice – pentru traductoare:

a) liniară unidirecţională – (figura 1.2), defintă prin funcţia:y=k⋅(x−x0 )+ y0 ; x x0

k = tg (panta caracteristicii)

10

Fig. 1.3 Fig. 1.4b) proporţională liniară bidirecţională – (figura 1.4), definită prin funcţia:

y=k⋅x ; k = tg (1.5)

c) liniară pe porţiuni cu zonă de insensibilitate şi saturaţie – (figura 1.5) definită prin funcţia:

y=¿ {0 pentru −x1<x< x1 ¿ {k⋅( x±x1 ) pentru : −x2≤x≤−x1 ; x1≤ x≤x2¿ {− ys pentru x<−x2 ¿ ¿¿¿ (1.6)

d) liniară pe porţiuni cu zonă de insensibilitate, saturaţie şi histerezis – (figura 1.6), definită prin funcţia:

y=¿ {0 pentru : −x1'< x⃗<0 ; 0< x⃗<x1 ; − x1< x⃗<0 ; 0< x⃗<x1 ' ¿ {k ( x±x1 ) pentru: x2< x⃗<−x1 , x1≤ x⃗≤x2¿ {k ( x±x1 ' ) pentru : −x2 '< x⃗<−x1 ', x1'≤ x⃗≤x2 ' ¿ { ys pentru : x⃗>x2 ' ; x<x2 ¿ ¿¿¿ (1.7)

Fig. 1.5 Fig. 1.6

11

Pentru traductoarele cu ieşiri numerice caracteristica statică este cvasiliniară având forma din figura 1.7.

Reprezentarea este pur convenţională, graficul corespunzând echivalentului în sistemul de numeraţie zecimal al codului redat de semnalul YN de la ieşirea traductorului, pentru diverse valori ale mărimii de intrare, considerând un interval de cuantificare x.

Prin unirea punctelor corespunzătoare valorilor medii ale nivelelor de cuantificare se obţine o dreaptă (reprezentată printr-o linie discontinuă) ce reprezintă caracteristica statică a traductorului numeric.

Exceptând discontinuităţile datorate operaţiei de cuantificare, această caracteristică se consideră liniară. Estimarea mărimii de ieşire a traductorului (YN) este cu atât mai precisă, cu cât intervalul de cuantificare x este mai mic.

Fig. 1.7 Fig. 1.8

Erorile de neliniaritate şi histerezis

Caracteristicile statice sunt determinate de legile fizice pe care se bazează funcţionarea elementelor componente din structura traductorului. Aceste caracteristici se deduc prin calcul sau experimental. Raportate la un domeniu larg de variaţie a mărimii de intrare, caracteristicile statice se obţin neliniare.

Datorită avantajelor pe care le au caracteristicile liniare se procedează fie la limitarea funcţionării traductorului pe anumite zone ale caracteristicii (unde neliniaritatea este redusă), fie se liniarizează pe porţiuni caracteristica cu ajutorul unor dispozitive special introduse în structura traductorului. Astfel, caracteristicile statice liniare constituie o aproximare a caracteristicilor reale neliniare, aproximare acceptabilă pentru condiţiile de utilizare a traductorului.

O măsură a aproximării o reprezintă abaterea de la liniaritate sau eroarea de neliniaritate, ilustrată în figura 1.8.

În domeniul (xmin , xmax), în care ne interesează determinarea erori de neliniarizare se trasează dreapta AB (linie continuă), care aproximează cât mai bine caracteristica reală. Paralel cu AB se trasează dreptele A’B’ şi A”B” care să încadreze între ele, caracteristica reală. Cea mai

12

mare dintre diferenţele y’ şi y” reprezintă abaterea absolută de la liniaritate, notată prin ymax.

“Abaterea relativă de la liniaritate” se defineşte prin relaţia:

ε r=

Δymax

ymax− ymin

⋅100 [% ]; (1.8)

unde: ymax este abaterea absolută de la liniaritate, definită prin relaţia: ymax = y”-y’; (1.9)

Alt tip de eroare, care poate fi estimată pe caracteristicile statice este eroarea de histerezis. Din figura 1.6 se observă că fenomenul de histerezis se manifestă prin aceea că se obţin două nivele diferite ale semnalului de ieşire (y) pentru aceeaşi valoare a mărimii de intrare, în raport cu sensul crescător ( ) sau descrescător ( ) de variaţie prin care acesta atinge valoarea respectivă.

Eroarea de histerezis este dată de diferenţa dintre cele două nivele ale semnalului de ieşire (y). Pentru a asigura univocitatea valorii măsurate, eroarea de histerezis trebuie să se încadreze, ca şi cea de neliniaritate, sub o limită admisibilă.

Domeniul de măsurare se situează pe caracteristica statică în zona în care aceasta este liniară. Domeniul de măsurare se exprimă prin intervalul [xmin…xmax] în cadrul căruia traductorul permite efectuarea corectă a măsurării. Valorile limită minime atât pentru intrarea xmin , cât şi pentru ieşirea ymin pot fi zero sau diferite de zero , de aceeaşi polaritate sau de polaritate opusă limitei maxime.Pentru traductoarele cu semnal unificat se întâlnesc cazuri în care ymin0 pentru xmin=0, precum şi invers: ymin=0 când xmin0. Motivaţia care justifică existenţa acestor situaţii se va explica ulterior. De regulă domeniul de măsurare se defineşte pentru intervalul în care eroarea rămâne în limitele admisibile.

Observaţie. La traductoarele cu semnal unificat, limitele semnalelor de ieşire ymin şi ymax

rămân constante indiferent de limitele xmin şi xmax ale semnalelor de intrare. Sensibilitatea (S)

Sensibilitatea traductorului se defineşte în raport cu mărimea de intrare, neglijând sensibilităţile parazite introduse de mărimile perturbatoare. Pentru variaţii mici x şi y sensibilitatea se defineşte prin raportul dintre variaţia ieşirii şi variaţia intrării. În cazul unei caracteristici statice liniare sensibilitatea este: S=dy/dxy/x=k= tg (1.10)

O altă exprimare a sensibilităţii, ce ţine seama de domeniul de măsurare, este dată de relaţia:

S=

y max− ymin

x max−xmin (1.11)

Din relaţia (1.11) rezultă că sensibilitatea este constantă pentru întregul domeniu de măsurare. În cazul unor caracteristici statice neliniare se pot defini numai valori locale ale sensibilităţii sub forma:

S i = dy /dx ¿ || x=x i

≃ Δy /Δx ¿ || x=x i

¿; (1.12)

13

unde x şi y sunt variaţii mici în jurul punctului de coordonate (xi, yi).Sensibilitatea Si – se numeşte şi sensibilitate diferenţială. Din relaţiile (1.10) şi (1.11) se observă că sensibilitatea este o mărime ale cărei dimensiuni depind de dimensiunile mărimilor de intrare şi de ieşire, iar valoarea sa depinde de unităţile de măsură utilizate pentru mărimile respective.

În cazurile caracteristicilor liniare, la care natura mărimilor x şi y este aceeaşi, sensibilitatea (S) se va numi factor de amplificare, dacă este supraunitară (S > 1), iar dacă S < 1 sensibilitatea se va numi factor de atenuare.

Aceşti factori sunt adimensionali şi sunt frecvent utilizaţi pentru caracterizarea traductoarelor.

Când domeniul mărimii de intrare este foarte extins, amplificarea sau atenuarea se exprimă în decibeli [db] prin relaţia: A=20 log (yx); [db] (1.13)

Uneori se utilizează noţiunea de sensibilitate relativă exprimată prin:

Sr=

Δy / yΔx / x (1.14)

unde yy este variaţia relativă a ieşirii, iar xx este variaţia relativă a intrării.Sensibilitatea relativă (Sr) se exprimă printr-un număr adimensional, iar valoarea sa nu

depinde de sistemul de unităţi şi ca urmare Sr este utilă la compararea traductoarelor atunci când acestea au domenii de măsurare diferite.

Determinarea sensibilitatii unui traductor analogic.

Sensibilitatea unui traductor este determinată de sensibilităţile elementelor componente şi de modul de conectare a acestora în schema structurală a traductorului. Dacă elementele care compun traductorul au caracteristicile de transfer (I-E) liniare, sensibilitatea totată a traductorului (St) se deduce uşor din sensibilităţile parţiale ale elementelor traductorului, considerând aceste sensibilităţi constante pe întreg domeniul de măsurare.

Se prezintă modul de calcul al sensibilităţii totale (S t) pentru câteva scheme tipice de conectare a elementelor componente (descrise de caracteristici liniare).

a) Pentru conexiunea serie (figura 1.9):

St=∏i = 1

n

S i (1.15)

b) Pentru conexiunea paralel (figura 1.10):

St=∑i=1

n

S i ; (1.16)

c) Conexiunea cu reacţie negativă (figura 1.11):

14

St=

S1

1+S1 S2 (1.17)

Fig. 1.9

Fig. 1.10 Fig. 1.11În cazul conexiunii cu reacţie negativă, deoarece (de regulă S11), se poate admite

aproximarea:

St=1

S 2 ; (1.18)Deci se observă că sensibilitatea elementului de pe calea de reacţie este determinantă în

calculul sensibilităţii totale a traductorului. Rezoluţia

Sunt traductoare care au caracteristici statice ce nu sunt perfect netede. Ca urmare, la variaţii continue ale mărimii de intrare (x) în domeniul de măsurare, semnalul de ieşire (y) se modifică prin salturi având valori bine precizate (deoarece are variaţii discrete).

Intervalul maxim de variaţie al mărimii de intrare necesar pentru a determina apariţia unui salt la semnalul de ieşire, se numeşte rezoluţie.

Rezoluţia este utilizată, mai ales, la traductoare cu semnale de ieşire numerice, a căror caracteristică statică este dată printr-o succesiune de trepte (figura 1.7). În acest caz rezoluţia este dată de intervalul de cuantificare x al mărimii de intrare, iar pentru un domeniu de măsurare fixat prin x se stabileşte numărul de nivele analogice ce pot fi reprezentate de către semnalul de ieşire.

Rezoluţia reprezintă un indicator de performanţă şi în cazul unor traductoare considerate (de obicei) analogice, cum sunt traductoarele pentru deplasări liniare sau unghiulare bobinate, la

15

care variaţiile de rezistenţă (sau de tensiune - la montajele potenţiometrice) prezintă un salt la trecerea cursorului de pe o spiră pe alta.

Pragul de sensibilitate

Cea mai mică variaţie a mărimii de intrare care poate determina o variaţie sesizabilă (măsurabilă) a semnalului de ieşire, se numeşte prag de sensibilitate.

Pragul de sensibilitate este important, întrucât condiţionează variaţiile minime la intrare care pot fi măsurate prin intermediul semnalului de ieşire.

Factorii care determină pragul de sensibilitate sunt fluctuaţiile datorate perturbaţiilor interne şi externe: zgomotul în circuitele electrice, frecările statice şi jocurile în angrenaje pentru dispozitive mecanice.

Calitatea traductoarelor este cu atât mai bună cu cât sensibilitatea S este mai mare, iar rezoluţia şi pragul de sensibilitate sunt mai reduse.

Precizia (eroare de măsurare)Scopul fundamental al oricărei măsurări, acela de a determinarea şi exprima numeric

valoarea mărimii de măsurat, poate fi realizat numai cu un anumit grad de incertitudine.Oricât de perfecţionate ar fi metodele şi aparatele utilizate şi oricât de atent ar fi

controlat procesul de măsurare, rezultatul măsurării va fi întotdeauna diferit de valoarea reală sau adevărată a măsurandului.

Eroarea de măsurare reprezintă diferenţa dintre rezultatul măsurării şi valoarea reală. Este evident că, din punct de vedere calitativ măsurările sunt cu atât mai bune cu cât erorile respective sunt mai mici. Problematica erorilor de măsurare este complexă şi pentru detalii se recomandă lucrăruile [1] şi [4]. În cele ce urmează se prezintă succint noţiunile necesare pentru înţelegerea semnificaţiei preciziei traductoarelor. Cauzele erorilor de măsurare sunt multiple şi se pot evidenţia printr-o analiză atentă a operaţoiei de măsurare. Acestea sunt:

- Eroarea de interacţiune este provocată de faptul că ES al traductorului exercită o acţiune asupra valorii reale a mărimii de măsurat, astfel încât valoarea efectiv convertită diferă de cea reală. Erorile de interacţiune pot apărea şi între diversele componente din structura traductorului.

- Eroarea de model este determinată de faptul că se idealizează caracteristicile statice, ignorându-se anumiţi factori care le pot influenţa. Determinarea experimentală a caracteristicilor statice prin utilizarea unor etaloane cu precizie limitată, generează eroarea de model.

- Erori de influenţă care apar atunci când mărimile perturbatoare au variaţii mari şi nu pot fi compensate (prin mijloace tehnice).

În raport cu proprietăţile lor generale s-au stabilit următoarele criterii de clasificare a erorilor :

a) Caracterul variaţiilor şi valorilor pe care le pot lua:– erori sistematice;– erori aleatoare;– erori grosiere.

16

Erorile sistematice se produc în acelaşi sens în condiţii neschimbate de repetare a măsurării şi au valori constante sau variabile, după o lege determinată în raport cu sursele care le generează.

Erorile aleatoare (întâmplătoare sau accidentale) variază imprevizibil la repetarea măsurătorii, putând lua valori diferite atât ca sens cât şi ca valoare.

Erorile grosiere (inadmisibile) afectează prea grav rezultatele măsurătorii, încât rezultatele nu pot fi luate în considerare. Aceste erori au două cauze:

– funcţionarea incorectă a aparatelor;– utilizarea unei metode incorecte de măsurare.

b) Modul de exprimare valorică prin care se face deosebirea între erorile absolute şi erorile relative.

Erorile absolute sunt: xi, vi pozitive (sau negative) exprimate în aceleaşi unităţi de măsură cu vi.

Eroarea relativă (reală sau convenţională) a unei măsurări individuale se defineşte prin relaţiile:

Δx ir=

Δx i

x=

v i−x

x; Δvir=

Δv i

v=

v i−v

v;

(1.19)Erorile relative sunt exprimate prin numere fără dimensiune. Acestea pot estima precizia de măsurare, deoarece înglobează şi informaţia cu privire la valoarea mărimii măsurate.

c) Mărimea de referinţă în funcţie de care se deosebesc erorile reale faţă de erorile convenţionale.

Eroarea reală (a unei măsurări individuale) este notată xi şi exprimă diferenţa dintre valoarea măsurată vi şi valoarea reală (adevărată) x:

xi = vi-x; (1.20)Eroarea convenţională (a unei măsuri individuale) este diferenţa

vi = vi-v; (1.21)

unde: v – valoarea de referinţă (admisă); vi – valoarea măsurată.Eroarea admisibilă (sau tolerată) reprezintă valoarea limită a erorii ce nu poate fi

depăşită în condiţii corecte de utilizare a aparatului. Cunoscând valoarea admisibilă absolută xad, intervalul în care se află valoarea reală (x) a mărimii de măsurat este determinat cu probabilitatea 1, conform relaţiei:

x[vi - xad , vi + xad]; (1.22)

care poate fi exprimat şi în formele:

vi - xad x vi + xad ; (1.23)

sau: x = vi xad ; (1.24)

17

În cazul traductoarelor, în general, se prevăd dispozitive pentru compensarea automată a erorilor suplimentare, astfel încât precizia măsurărilor să fie determinată numai de eroarea intrinsecă, chiar la variaţii mari ale factorilor de mediu.

În final eroarea tolerată de aparat, sub formă absolută, prin care se poate exprima corect precizia măsurării efectuate în condiţii reale de funcţionare, este dată de relaţia:

xtot = xb xs ; (1.25)unde:

xb – este eroarea tolerată intrinsecă (de bază) determinată în primul rând de clasa de precizie ;

xs – este eroarea tolerată suplimentară, calculată corespunzător intervalelor în care se află mărimile de influenţă.

Observaţie: cele menţionate cu privire la precizie şi indicatorii corespunzători sunt specifice traductoarelor analogice, dar ţinând seama de particularităţile conversiei analog-numerice aceste noţiuni se pot extinde şi la traductoarele cu ieşiri numerice.

La traductoarele cu ieşiri numerice, datorită faptului că adaptorul conţine un convertor analog-numeric (CAN), apare o eroare inerentă de metodă, numită eroare de cuantificare, egală cu 12 din intervalul de cuantificare x, adică 12 din bitul cel mai puţin semnificativ (LSB).

Reducerea acestor erori la valori acceptabile se face prin micşorarea lui x.Erorii de cuantificare i se poate adăuga eroarea de zero, ilustrată în figura 1.12-a, şi /sau

eroarea de domeniu prezentată în figura 1.12-b. Detalii asupra altor tipuri de erori generate de conversia analog-numerică se pot găsi în [7] şi [8].

a) Eroare de zero b) Eroare de domeniuFig. 1.12

2.2 Caracteristici şi performanţe în regim dinamic

Regimul dinamic al unui traductor corespunde funcţionării acestuia în situaţia în care mărimea de măsurat (x) şi implicit semnalul de ieşire (y) variază în timp. Variaţiile mărimii de intrare nu pot fi urmărite instantaneu la ieşire , datorită inerţiilor care pot fi de natură: mecanică , electromagnetică , termică etc.

18

Funcţionarea traductorului în regim dinamic este descrisă de o ecuaţie diferenţială de tipul:

∑k=0

n

ak y(k ) ( t )=∑q=0

m

bq x(q ) ( t ) (1.26)

unde x(q )

, y(k )

sunt derivatele în raport cu timpul de ordinul q şi k ale intrării x(t) şi respectiv

ieşirii y(t); ak şi bq – sunt coeficienţi (de regulă invarianţi).

Ecuaţia (1.26) caracterizează complet regimul dinamic al traductorului dacă sunt prevăzute: condiţiile iniţiale, valorile mărimilor x(t), y(t) şi valorile derivatelor la momentul iniţial t0.

Pentru ca traductorul (ca element fizic) să poată fi realizat practic este necesară condiţia: n > m, deci se impune ordinul ecuaţiei diferenţiale. Pentru determinarea soluţiei ecuaţiei (1.26) se utilizează tehnicile uzuale de rezolvare a ecuaţiilor diferenţiale liniare cu coeficienţi constanţi.

După rezolvarea ecuaţiei diferenţiale (1.26) se obţine soluţia ecuaţiei pentru condiţii iniţiale date şi mărimea de intrare cunoscută sub forma unei anumite funcţii de timp:

y(t) = ytl (t) + ytf (t) + ysf (t) (1.27)

Cei trei termeni ai soluţiei (1.27) au semnificaţiile:- ytl (t) componenta tranzitorie liberă, care nu depinde de intrare, dar depinde de dinamica

traductorului, cât şi de condiţiile iniţiale nenule de la ieşire ;- ytf (t) componenta tranzitorie forţată, care depinde atât de dinamica traductorului cât şi

de intrare (x) ;- ysf (t) componenta forţată în regim stabilizat (sau permanent), în care, datorită

neliniarităţii, se regăseşte forma de variaţie a intrării.Traductorul ideal, din punct de vedere al comportării dinamice, ar fi acela la care să

existe numai ultima componentă în (1.27), fără componente tranzitorii.Analiza comportării dinamice a traductoarelor utilizând rezolvări ale ecuaţiei (1.26)

reprezintă operaţii complicate (deşi posibile). Din acest motiv se utilizează metode mai simple care să asigure suficientă precizie, dar aprecieri şi comparaţii mai rapide referitor la performanţele dinamice ale traductoarelor.

Adoptând ipotezele simplificatoare: condiţii iniţiale nule, intrări (x) – standard (impuls sau treaptă) se poate aplica transformarea directă Laplace ecuaţiei diferenţiale şi rezultă funcţia de transfer a traductorului:

H (s )=Y ( s )X (s )

=∑j=0

m

b j s

∑i=0

n

ai si

; (1.28)Funcţia de transfer permite (f.d.t.) determinarea răspunsului (traductorului) în formă explicită pentru orice tip de variaţie a intrării (x). De asemenea, funcţia de transfer permite o corelare între analiza teoretică a regimului dinamic şi determinările experimentale.

Analiza performanţelor în regim dinamic (pentru traductoare) utilizând H(s) se poate face astfel:

19

1) În domeniul timpului – utilizând funcţia indicială (răspuns la treaptă) sau funcţia pondere (răspunsul la impuls);

2) În domeniul frecvenţei, pe baza răspunsului permanent armonic la variaţia sinusoidală a intrării (x).

Analiza în regim dinamic este similară cu cea de la circuitele electronice (sau din teoria SRA) cu precizarea că valoarea benzii de stabilizare nu trebuie să depăşească valoarea de 2% din semnalul de la ieşire în regim staţionar (stabilizat) ys.

Fig.1.13 Funcţia indicială a unui traductor analogic echivalent cu un element de ordinul II (oscilant - amortizat).

Principalii indicatori de regim dinamic pentru traductoarele analogice sunt :a) M – abaterea dinamică maximă (influenţată de factorul de amortizare al traductorului);b) Suprareglarea (supracreşterea) definită prin relaţia:

σ [% ]=

εM

ys

¿100 (1.29)

c) Abaterea (eroarea) dinamică curentă definită prin relaţia D = y(t)-ys ; (1.30)

d) Timpul tranzitoriu (timp de răspuns) tt – definit ca la disciplina de B.S.A. Criteriul de

delimitare a timpului tranzitoriu (tt) este stabilit prin relaţia:

|εD ( t )|≤Bs , pentru ∀ t≥t t (1.31)

2.2.1 Caracteristici energetice

20

Orice operaţie de măsurare implică un consum energetic. Puterea, prin integrarea căreia rezultă energia consumată poate fi preluată total sau parţial de la mărimile de măsurat.

Există mărimi active, care au asociată o putere suficientă pentru ca, prin intermediul unor ES adecvate, să asigure conversia directă într-un semnal electric. Când mărimile de măsurat sunt pasive este obligatoriu necesară, pentru conversia lor în semnal electric, o sursă de energie auxiliară.

Pentru a nu afecta rezultatul măsurătorii este necesar ca puterea preluată de la mărimile de măsurat să fie cât mai mică. În practica utilizării traductoarelor se pune problema adaptării impedanţei aparatului de măsură (Zm) sau a traductorului (Ztr), în raport cu impedanţa sursei Zs ,

astfel încât consumul energetic şi erorile de măsurare să se menţină în limitele admise.

Acest procedeu se numeşte adaptare de amplitudine sau nivel şi se realizează prin utilizarea unor amplificatoare. În acest fel pe lângă adaptarea de nivel se realizează şi o adaptare

în putere. Consumurile de putere pot avea valori de la 10−3W până la 102

W, valorile fiind specificate pentru fiecare traductor.

Pentru caracterizarea puterii solicitate de la măsurand, fiecărui traductor i se precizează în catalog sau pe placa indicatoare: impedanţa de intrare pentru aparatul receptor, tipul sursei auxiliare (c.c. sau c.a.), valoarea parametrilor (tensiune, curent) şi limitele admisibile de variaţie ale acestor parametri.

2.2.2 Caracteristici constructive

Calitatea efectivă a unui traductor este determinată, atât de concepţia care dă principiul de funcţionare, cât şi de modul în care este realizat constructiv acesta.

Condiţiile efective de funcţionare oferite de industrie pot impune cerinţe constructive diferite, chiar dacă măsurandul şi intervalul de variaţie al acestuia sunt aceleaşi.

Caracteristicile constructive determină modul în care un traductor îşi păstrează caracteristicile funcţionale sub acţiunea mărimilor de influenţă care se exercită în cazul diverselor aplicaţii. În cele ce urmează se prezintă câteva din caracteristicile constructive ale traductoarelor:

Robusteţea Robusteţea este o noţiune de ordin calitativ. Este dată de capacitatea traductorului de a

funcţiona corect în condiţii de şocuri, vibraţii, variaţii mari de temperatură, umiditate, presiune, agenţi nocivi (chimici sau biologici).

Capacitatea de supraîncărcareAceastă noţiune defineşte proprietatea unui traductor de a suporta valori ale mărimii de

măsurat care depăşesc limita superioară a domeniului - fără ca prin aceasta să rezulte modificări ale performanţelor funcţionale (liniaritate, precizie, sensibilitate) sau deteriorări constructive.

Capacitatea de supraîncărcare se exprimă prin raportul între: valoarea maximă nedistructibilă şi limita superioară a domeniului.

21

Prin valoare nedistructibilă se înţelege valoarea măsurandului peste limita superioară a domeniului care după ce îşi încetează acţiunea, permite revenirea traductorului la caracteristicile iniţiale.

Capacitaţii de supraîncărcare i se asociază un timp de exercitare: timp scurt (când solicitarea este numită şoc); timp îndelungat (pentru suprasarcină) .Observaţie: pentru a proteja aparatura de automatizare unele traductoare limitează (printr-un dispozitiv de protecţie) valoarea superioară a semnalului de ieşire (y), chiar dacă apar depăşiri ale semnalului de intrare (x).

Protecţia climaticăAcest tip de protecţie reprezintă ansamblul de măsuri care se iau în cadrul calculelor de

dimensionare şi alegere a materialelor, pieselor şi componentelor, în proiectarea formei şi detaliilor constructive (în special ale carcasei), în stabilirea acoperirii suprafeţelor şi a tehnologiei de execuţie, pentru a se asigura că acţiunea complexă a factorilor climatici pe o anumită durată să nu influenţeze nefavorabil proprietăţile funcţionale sau aspectul traductorului - în condiţiile reale de utilizare.

Conform STAS 6535-83 şi recomandărilor CEI (Comitetului Electrotehnic Internaţional) tipurile de protecţie climatică sunt:

N protecţie pentru climat temperat;F protecţie pentru climat rece;TH protecţie pentru climat tropical umed;TA protecţie pentru climat tropical uscat;EF protecţie pentru climat foarte rece;M protecţie pentru climat temperat marin rece;MT protecţie pentru climat tropical marin.

Simbolurile au semnificaţiile: T tropicus; A aridus; H humidus; F frigidus.

Fiecare tip de protecţie climatică cuprinde mai multe categorii:

Categoria 1: pentru aparate (inclusiv traductoare) utilizate în aer liber; Categoria 2: aparate utilizate în spaţii exterioare acoperite (fără: şocuri vibraţii, radiaţii solare, precipitaţii);Categoria 3: pentru aparate ce funcţionează în spaţii închise şi care nu au modificări rapide de temperatură, fără praf, şocuri, precipitaţii sau radiaţii solare.

Categoria 4: pentru aparate (traductoare) ce funcţionează în spaţii închise având condiţii climatice reglate artificial.

Valorile standard ale solicitărilor factorilor climatici sunt date în tabelul T – 1.1.

Tabelul 1.1

22

Simbolul zonei macroclimatice

Caracteristicile factorilor climatici

N F TH TA M MT

Media temperaturii minime anuale

-33oC -60oC +1oC -10oC -30oC +1oC

Media temperaturii maxime anuale

+40oC +40oC +45oC +50oC +40oC +45oC

Temperaturi maxime absolute

+45oC +45oC +50oC +55oC +45oC

Temperaturi minime absolute

-50oC -65oC -10oC -20oC -40oC

Umiditate relativă <80% <80% >80% <60% <80%

Pentru România sunt considerate 3 (trei) zone climatice:Climat temperat rece (-33oC ~ +34oC) şi 95% umiditate relativă la temperaturi de +23oC (IAŞI – HUŞI, BRAŞOV; SIBIU, BAIA MARE, SATU MARE (Podişul Transilvaniei);

Climat temperat cald (-20oC ~ +35oC) şi 95% umiditate relativă la temperaturi de +25oC: Dobrogea, Câmpia Dunării (partea BUZĂU), Nordul Bărăganului;Climat cald – uscat (-20oC ~ +40oC) şi 95% umiditate relativă la temperaturi de +27oC: Lunca Dunării (GIURGIU), sudul Bărăganului .

Protecţia contra exploziilor Protecţia antiexplozivă cuprinde măsurile specifice aplicate în construcţia şi montarea traductoarelor (de regulă a celor electrice şi electronice) cu scopul de a evita aprinderea atmosferei explozive exterioare de către regimurile de funcţionare ale acestora.

Prin atmosfera explozivă se înţelege un amestec de aer cu o substanţă inflamabilă sub formă de gaz, vapori, ceaţă, sau praf în astfel de proporţii, încât sub acţiunea unei surse de aprindere, poate apare fenomenul de ardere ce se propagă violent (exploziv) şi se menţine în întregul amestec.

- Sursele de aprindere pot fi: scântei, arcuri electrice generate la deschiderea (ruperea) contactelor electrice, sau conductoarelor, cât şi temperaturile ridicate datorate suprasarcinii etc.

- Zonele cu pericol de explozie se împart în trei categorii :Zona “0”, în care amestecul exploziv este prezent în mod continuu sau pentru perioade

lungi;Zona “1”, amestecul exploziv poate apărea intermitentZona “2” , în care amestecul exploziv poate fi generat numai în caz de avarie şi pentru o

perioadă scurtă de timp.Conform STAS 6877/1-73 traductoarele trebuie să fie protejate împotriva exploziilor dacă sunt destinate funcţionării în aceste condiţii.

23

Modalităţile de protecţie antiexplozivă sunt:

a) Capsulare antideflagrantă execuţie “d” (STAS 6877/1-74) simbolizată prin Ex. d.În acest caz părţile electrice care pot aprinde o atmosferă explozivă sunt introduse într-

o carcasă capabilă să suporte o explozie a unui amestec exploziv pătruns în interiorul acesteia, fără să sufere avarii sau să permită propagarea exploziei în exterior prin îmbinări sau alte căi.

b) Capsulare presurizată execuţie “p” (STAS 6877/2-74) – simbolizată prin Ex. p, prin care părţile potenţial generatoare de explozii sunt introduse într-o carcasă, unde este asigurată o atmosferă protectoare prin presurizare cu gaz inert care împiedică pătrunderea atmosferei explozive în interiorul carcasei.

c) Siguranţă intrinsecă execuţie “i” (STAS 6877/4-74) simbolizată Ex. i, prin care nici un circuit prin care trece curent electric nu poate aprinde o atmosferă explozivă, atât în condiţii normale de funcţionare cât şi în caz de defect, prin scântei electrice sau efecte termice.

d) Înglobare în nisip execuţie “q” (STAS 6877/5-74) simbolizată Ex.q părţile capabile să aprindă o atmosferă explozivă prin scântei sau arcuri electrice sunt închise într-o carcasă înglobată în nisip.

e) Imersie în ulei execuţie “o” (STAS 6877/6-74) simbolizată prin Ex. o prin care părţile capabile să aprindă atmodfera explozivă sunt imersate în ulei, deci scânteile sau gazele fierbinţi formate sub ulei nu pot declanşa explozii în zona de deasupra suprafeţei uleiului.

f) Siguranţă mărită execuţie “e” (STAS 6877/7-74) Ex. e prin care se iau măsuri suplimentare pentru a creşte gradul de siguranţă împotriva aprinderilor prin scântei, arcuri electrice etc.

g) Protecţie specială execuţie “s” standard german (VDE) simbolizată prin Ex. s, ce presupune măsuri suplimentare faţă de cele menţionate anterior contra aprinderii atmosferei explozive.

Protecţia anticorozivă Acest tip de protecţie se are în vedere din faza de proiectare şi urmăreşte ca

elementele sensibile (ES) şi restul elementelor constructive să reziste acţiunii corozive a unor factori din mediul ambiant. Astfel, elementele sensibile (ES) se construiesc din materiale care nu sunt afectate de agenţi corozivi, iar suprafeţele exterioare ale traductoarelor se protejează cu substanţe (acoperiri) de protecţie anticorozive, utilizând una din metodele: vopsire, galvanizare, cadmiere, nichelare etc.

Gradele normale de protecţie Traductoarele (electrice şi electronice), aparţinând categoriei utilajelor electrice,

trebuie asigurate cu protecţii specifice acestor utilaje, referitoare la protecţia persoanelor contra atingerii părţilor interioare aflate sub tensiune, cât şi contra pătrunderii corpurilor străine solide, contra pătrunderii apei şi protecţia contra deteriorărilor mecanice.

STAS (5325-79) - stabileşte gradele normale de protecţie pentru produsele electrotehnice, inclusiv traductoare.

Gradele de protecţie sunt simbolizate prin literele IP urmate de 2 (două) sau 3 (trei) cifre având următoarele semnificaţii:

24

- prima cifră – simbolizează gradul de protecţie al persoanelor contra atingerii părţilor interioare aflate sub tensiune sau în mişcare precum şi contra pătrunderii corpurilor străine. În acest sens se disting 7 grade de protecţie:

Semnificaţiile primei cifre : 0 – fără protecţie1 – protecţie contra pătrunderii corpurilor solide cu dimensiunui mai mari de 50 mm;2 – protecţie contra pătrunderii corpurilor solide cu dimensiuni mai mari de 12 mm;3 - protecţie contra pătrunderii corpurilor solide cu dimensiuni mai mari de 2,5 mm;4 - protecţie contra pătrunderii corpurilor solide cu dimensiuni mai mari de 1mm;5 – protecţie parţială contra prafului;6 – protecţie totală contra prafului.

- a doua cifră – (protecţie contra pătrunderii apei) are semnificaţiile: 0 – fără protecţie;

1 – protecţie contra picăturilor de apă de condensare;

2 – protecţie contra picăturilor de apă ce cad sub unghi de maxim 15 grade, faţă de verticală;

3 – protecţie contra apei de ploaie;

4 – protecţie contra stropirii cu apă;

5 – protecţie contra jetului de apă sub presiune;

6 – protecţie corespunzătoare condiţiilor de pe puntea navelor;

7 – protecţie contra efectelor imersiei în apă;

8 – protecţie pentru utilaj (traductor) submersibil.

- a treia cifră precizează protecţia contra deteriorării mecanice, care cuprinde 6 grade detaliate conform tabelului T 1.2.

Tabelul 1.2

Simbolizare prin a treia cifră

Condiţii de solicitare mecanică

Masa berbecului [kg]

Înălţimea de cădere [cm]

Cursa pe orizontală a berbecului [cm]

0 - - -1 0,15 40 802 0,5 40 803 1,5 40 804 5 40 805 15 40 80

25

Efectele şocurilor şi vibraţiilor mecanice În timpul funcţionării sau pe durata transportului traductoarele pot fi supuse unor

şocuri sau vibraţii mecanice. Şocurile pot apărea în cazul unor obiecte mobile terestre, maritime, aerospaţiale, ori generate de fenomene seismice.

Seria de standarde (STAS 8393/70) precizează încercările la şocuri şi vibraţii, cât şi constatarea rezultatelor acestor solicitări.

Exemplu: În Registrul Naval Român (RNR) normele (39-78/4) precizează modul de încercare a

aparaturii electrotehnice (inclusiv traductoarelor) la vibraţii mecanice cu variaţie continuă a frecvenţei:

- gama de frecvenţe [530] Hz ;- domeniul amplitudinilor pe subgame:

– 25 mm pentru [510] Hz;– 0.6 mm pentru [1020] Hz;– 0.3 mm pentru [2030] Hz.

- durata încercării pentru fiecare subgamă de frecvenţe – este de minimum 2 min;- durata de încercare la frecvenţe de rezonanţă cu efect perturbator, este de minimum 2

(două) ore.

2.3 Clasificari ale traductoarelor

Intru-cat circuitele de automatizare sunt in general de natura electrica, marimea de iesire a traductoarelor este aproape exclusiv de natura electrica. Clasificarea traductoarelor poate fi facuta in functie de natura marimii de iesire Xe sau in functie de natura marimii de intrare Xi.

In functie de forma semnalului ionformational obtinut la iesirea traductorului se deosebesc:- traductoare analogice, la care semnalul de iesire este continuu, variaza peintr-o

infinitate de valori;- traductoare numerice, la care semnalul de iesire es5te numeric (digital).

In functie de natura marimii de iesire (Xe) se deosebesc:

26

- traductoare pneumatice, la care marimea de iesire este un semnal pneumatic (de aer comprimat), de valori unificate Pe=0,2...1 atm; se folosesc in medii cu pericol de explozii sau incendii, spatii in care prezenta curentului electric este interzisa la oeice valori ale parametrului respectiv.

- traductoare electrice („electronice”) la care marimea de iesire este un semnal electric, de obicei de valori unificate (Ie=2...10mA c.c., sau Ie=4...20 mA c.c.).

Traductoarele electrice se subdivid la randul lor in:

- traductoare parametrice, la care marimea masurata este transformata intr-un „parametru de circuit electric” (rezistenta, inductanta sau capacitate). Traductoarele parametrice se impard deci la randul lor in: traductoare rezistive, traductoare inductive si traductoare capacitative.

- traductoare generatoare, la care marimea masurata este transformataintr-o tensiune electromotoare a carei valoare depinde de valoarea marimii respective.

In functie de natura marii aplicate la intrare (Xi) se disting:- traductoare de marimi neelectrice (temperatura, deplasare, debit, viteza,

presiune etc.);- traductoare de marimi electrice (curent, frecventa, putere, faza).

In practica, traductoarele sunt definite pe baza ambelor criterii aratate mai sus (de exemplu, traductor parametric rezistiv de temperatura).

In functie de domeniul de variatie al marimii de iesire, traductoarele se clasifica in:- traductoare unificate, la care marimea de iesire reprezinta un semnal unificat

electric (2-10 mA c.c. sau 4-20 mA c.c.), sau pneumatic (0,2-1 kgf/cm’)- tarductoare neunificate (specializate)

In figura urmatoare se prezinta ca exemplu un traductor relativ de presiune. Presiunea de masurat P este aplicata unui burduf metalic special B (capsula).

CAP 3

27

TRADUCTOARE DE TEMPERATURA

Noţiuni generale.

Temperatura este mărimea fizică ce caracterizează starea de încălzire a unui corp.

Pentru a măsura temperatura este necesară o scară de temperatură care, în sistemul internaţional

de unităţi (SI), este scara termodinamică. Scara termodinamică practică are la bază două puncte

fixe: acela de topire a gheţii (00C) şi de fierbere a apei (1000C), interval care a fost divizat în 100

de părţi (grade) – 100 de grade centigrade. Se mai foloseşte de asemenea şi scara termodinamică

absolută (Kelvin), care are ca origine punctul zero absolut al temperaturilor; simbolul gradului

absolut este K. Valoarea unui grad absolut este egală cu aceea a unui grad centigrad şi întrucât

punctul de topire al gheţii este 273,15 K, relaţia care leagă temperatura unui corp măsurată la

scara centigrad (t0C) şi absolută (T0C) este următoarea:

T = (273,15 + t) K.

Aparatura pentru măsurarea temperaturii se clasifică în funcţie de variaţia unui

parametru cu temperatura în aparate bazate pe:

- variaţia termică (dilatarea) a corpurilor;

- variaţia rezistenţei electrice (termorezistenţe);

- variaţia tensiunii termoelectrice (termocupluri);

- variaţia radiaţiei termice (pirometrice).

Denumirea generală a aparatelor pentru măsurarea temperaturii este aceea de termometre.

3.1 Traductoare termorezistive.

28

Traductoarele termorezistive (traductoare parametrice) sau, cum se mai numesc, termorezistenţele, sunt rezistoare sensibile la temperatură, confecţionate din materiale conductoare sau semiconductoare a căror rezistivitate variază cu temperatura.

3.1.1 Termorezistenţele conductoare (metalice) sunt confecţionate din metale

pure, cum sunt: fierul, cuprul, nichelul sau platina, având coeficientul de temperatură

cuprins între 3,7 10 –3 şi 6,5 10 –3 1/0C. Aceasta înseamnă că la o creştere a temperaturii de

1000C, rezistenţa materialului creşte cu 37 – 65 %.

Variaţia rezistenţei metalelor în funcţie de temperatură este liniară pentru temperaturi de

100 – 2000C, fiind exprimată prin relaţia:

Rt = R0 (1 + α Δθ ),

în care:

Rt este valoarea finală a rezistenţei ( Ω );

R0 – valoarea iniţială a rezistenţei ( Ω );

θ - variaţia de temperatură ( 0C );

α - sensibilitatea relativă ( 1/0C).

Pentru cupru, în intervalul +50 < t < 1500C sensibilitatea relativă α = 4,3 10 -3 (1/0C).

3.1.2 Termorezistenţele semiconductoare, numite şi termistoare, sunt confecţionate

prin presare din oxizii, carburile sau sulfurile unor metale ca: nichel, cupru, plumb, magneziu

etc. Rezistivitatea acestor materiale este incomparabil mai mare decât cea a metalelor (de

1010.....1021 ori mai mare), însă, spre deosebire de metale, rezistenţa termistoarelor RT scade cu

creşterea temperaturii, după o relaţie exponenţială.

La zero absolut rezistivitatea termistoarelor devine infinită, în timp ce rezistivitatea

conductelor devine zero (fenomenul de „supraconductivitate”).

În cazul termorezistenţelor semiconductoare, variaţia este incompatibil mai mare decât în

cazul termorezistenţelor conductoare, mai ales în domeniul temperaturilor negative pe scara

Celsius. Termistoarele sunt folosite mai ales pentru măsurarea temperaturilor joase.

Aceste proprietăţi ale termorezistenţelor (metalice sau semiconductoare) fac posibilă

folosirea lor ca elemente sensibile în realizarea traductoarelor.

După modul de încălzire a termorezistenţelor folosite în construcţia traductoarelor, se

deosebesc două principii de măsurare:

29

- temperatura şi implicit rezistenţa termorezistenţei sunt determinate de temperatura

mediului ambiant, influenţa curentului de măsurare fiind neglijabilă (termorezistenţe folosite la

termometre);

- încălzirea este produsă de curentul electric care străbate termorezistenţa, temperatura, şi

deci valoarea rezistenţei, fiind determinată de condiţiile variabile de transmitere a căldurii în

mediul ambiant (termorezistenţele folosite la analizoarele de gaz, la vacuummetre, la

anemometre etc.).

În acest caz, schimbul de căldură (disiparea) între conductorul termorezistiv şi mediul

ambiant se face prin convecţie, conducţie, conducţie şi radiaţie.

Termorezistenţele metalice se confecţionează de obicei din sârmă de cupru, nichel sau

platină cu diametre de circa 0,1 mm şi de lungimi care să asigure rezistenţe normale de 46 sau

100 .

Sârma se bobinează pe carcase de mică, porţelan sau cuarţ şi, uneori, când mediul de

măsurare este „agresiv” (atacă materialul termorezistenţei), se introduc în teci metalice de

protecţie (figura 3.1).

Termometrele cu termistoare au valori nominale cuprinse între 1000 şi 200000 şi sunt

utilizate în special în domeniul temperaturilor negative pe scara Celsius, datorită sensibilităţii

mari a acestora.

Fig 3.1

Termorezistenţele de cupru se folosesc pentru măsurarea temperaturilor în domeniul 0 –

1200C şi prezintă în acest domeniu o variaţie liniară cu temperatura.

30

Termorezistenţele de platină sunt utilizate pentru măsurarea temperaturilor cuprinse între

–200 şi +5000C.

Termorezistoarele pot fi utilizate ca traductoare de temperatură unificate (figura 3.2) prin cuplarea lor cu adaptoare formate din blocuri de gamă tip H72 (la o termorezistenţă) sau tip H77 (două termorezistenţe) şi amplificator cu modulator tip ELT 160. Se obţine astfel la ieşire un semnal unificat i = 2….10 mA c.c., corespunzător domeniului de variaţie al temperaturii.

Fig 3.2

Traductoare termoelectrice.

Acestea sunt traductoare generatoare a căror funcţionare se bazează pe tensiunea

electromotoare (numită tensiune termoelectromotoare) care apare în punctul de sudare

(joncţiune) a două materiale diferite A şi B supuse încălzirii. Această tensiune, care este

proporţională cu temperatura măsurată, poate fi pusă în evidenţă, de exemplu, cu ajutorul

milivoltmetrului mV (figura 3.3-b). Circuitul format din cele două conductoare (termoelectrozi)

poartă şi numele de termocuplu.

În acest caz (figura 3.3-a), tensiunile termoelectromotoare EAB1 şi EAB2, obţinute la

joncţiunile J1 şi J2, vor fi funcţii de temperaturile T1 şi T2:

EAB1 = f1(T1);

EAB2 = f2(T2).

31

Fig 3.3

Joncţiunea J1, la care se aplică sursa temperaturii de măsurat, se numeşte capătul activ al

termocuplului, iar joncţiunea J2, capătul liber.

Tensiunea termoelectromotoare EAB măsurată de aparatul de măsurare (milivoltmetrul

mV) va fi dată de relaţia:

EAB = EAB1 – EAB2 = f1(T1) – f2(T2).

Aceasta înseamnă că, pentru ca indicaţia aparatului mV să fie corectă, trebuie ca

temperatura capătului liber să fie constantă, deci f2(T2) = K:

EAB = f1(T1) – K = f(T1).

Atât timp cât temperaturile de măsurat sunt relativ mici (sute sau mii de grade), erorile de

măsurare provenite din variaţia temperaturii mediului ambiant (de exemplu, T = 21….+400C)

sunt neglijabile.

La măsurări de precizie, capătul liber al termocuplului este introdus într-un vas cu apă cu

gheaţă (T1 = 00C).

Materialele folosite pentru confecţionarea termocuplurilor sunt:

- pentru temperaturi până la 10000C – metale şi aliaje obişnuite ca fierul, cuprul,

constantanul, cromelul (90% Ni + 10% Cr), aluminiul (95%Ni + procente de Mn, Al, Si, Fe),

copelul (56%Cu + 44%Ni) etc;

- pentru temperaturi cuprinse între 1100 şi 16000C – metale nobile ca platina, thoriul,

iridiul etc;

32

- pentru temperaturi ce depăşesc 16000C – materiale greu fuzibile (refractare), cum sunt:

wolframul, molibdenul, carbura de siliciu etc:

Tensiunile termoelectromotoare obţinute de la termocupluri sunt de obicei cuprinse între

5 şi 50 mV.

Termocuplurile sunt protejate de obicei în teci de protecţie, astfel că numai după aspectul

exterior nu se poate face totdeauna distincţie între o termorezistenţă şi un termocuplu.

3.2 Traductoare pirometrice.

Traductoarele respective, numite şi traductoare de radiaţii calorice, sunt folosite pentru

măsurarea temperaturilor mari (600 – 20000C) ale unor corpuri, fără contact direct între

elementul sensibil şi corp.

3.2.1 Traductorul pirometric de radiaţie totală tip K42 (K56) funcţionează pe baza

dependenţei dintre temperatura absolută T (în Kelvin) a unui corp încălzit şi energia totală E r

radiată pe toate lungimile de undă:

Er = KT4,

în care K este o constantă ce depinde de natura corpului încălzit.

Elementul sensibil este construit dintr-o cutie A (figura 3.4-a), fixată de exemplu în peretele B al unui cuptor de topit metal, care cuprinde nişte plăcuţe P din platină înnegrită (reprezentând corpul „negru absolut” care absoarbe toate radiaţiile incidente).

Fig 3.4

33

Pe aceste plăcuţe sunt fixate „termocupluri” E de tipul cromel – constantan care dau la

ieşire o tensiune U proporţională cu temperatura la care sunt încălzite.

Un sistem de lentile L concentrează pe plăcuţele P radiaţia calorică emisă de corpul

(metalul topit) care este încălzit la temperatura T.

Traductorul pirometric conţine şi adaptorul tip ELT 161, care transformă tensiunea U în

semnal unificat de curent i = 2…10 mA c.c., corespunzător diverselor domenii de măsurare a

temperaturii: 600 – 14000C; 700 – 15000C; 700 – 16000C; 800 – 17000C şi 1100 – 20000C.

În figura 3.4 - b este reprezentat aspectul exterior al pirometrului de radiaţie

totală tip K42.

La unele variante constructive pirometrul este prevăzut cu un sistem de răcire (cu apă) pentru protejare împotriva încălzirii excesive a corpului acestuia.

3.2.2 Supraveghetorul de flacără SFT 168 este tot un traductor pirometric utilizat

pentru supravegherea automată a flăcării unui arzător (de gaze sau combustibil lichid).

Supraveghetorul cuprinde două părţi distincte:

- detectorul de vizare realizat cu un element fotoelectric şi care este orientat spre

flacără;

- adaptorul electronic cuprinzând un releu care permite un semnal discontinuu la

întreruperea flăcării.

Detectorul este realizat în variante diferite pentru sensibilitatea maximă în spectrul

ultraviolet sau infraroşu.

În figura 3.5 se reprezintă secţiunea în două plane prin detectorul (capul de vizare) al

supraveghetorului de flacără SFT 168.

Fig 3.5

34

CAP 4

4.1Traductoare electronice de presiune

4.1.1 Traductorul de presiune cu tub Bourdon AT 10-ELT 370

În fig.4.1 este prezentată schema de principiu a traductoarelor AT 10-ELT 370.

Fig 4.1 Elementul sensibil al traductorului de presiune cu tub Bourdon

Elementul sensibil este tubul Bourdon care tinde să se îndrepte sub acţiunea presiunii

de măsurat p. Capătul liber al tubului suferă o deplasare care se transformă în deplasare

unghiulară prin intermediul pârghiilor 2 şi 3. Deplasarea unghiulară este transmisă unui

ax 4, care se poate roti cu unghiul ά. De axul 4 este fixat şi un magnet permanent 5, care

constituie rotorul unui modulator magnetic. Modulatorul magnetic este cuplat cu

amplificatorul adaptorului ELT 370, care va genera la ieşirea sa un semnal electric 2…10

mA, proporţional cu presiunea măsurată.

35

Unghiul de rotaţie ά al axului 4 este de maximum 16°C.

Materialul din care se execută tubul Bourdon (elementul sensibil care ia contact cu mediul a

cărei presiune se măsoară), depinde de fluidul măsurat, şi anume: pentru fluide neuter

(necorozive), tubul Bourdon se confecţionează din bronz, iar pentru fluide corozive, tubul

Bourdon se execută din oţel inoxidabil.

În cazul în care fluidul a cărei presiune se măsoară este impurificat cu particule care ar putea

înfunda tubul Bourdon, pentru măsurarea presiunii se foloseşte raductorul cu membrană de

separaţie AT 10 ELT 370 MS 100.

Sistemul de separare MS 100 se compune din membrana de separaţie 1 (MS 100) şi carcasa

2, care se conectează la traductor printr-un tub de oţel subţire 3 (fig.4.1- b). Camera formată

între membrană şi carcasă, tubul de conectare şi tubul Bourdon al traductorului sunt umplute

cu un lichid de separare 4. Lichidul (ulei, apă), sub acţiunea presiunii de măsurat p, apasă

asupra tubului Bourdon, modificând forma tubului şi, deci, şi poziţia capătului liber.

Aceste tipuri de traductoare permit măsurarea presiunilor în domeniile 0…15; 0…25; 0…

350 daN/cm2.

4.1.2 Traductorul de presiune cu capsulă AT 20 ELT 370

Fig 4.2 Elementul sensibil al traductorului de presiune cu capsula AT 20 ELT 370

În fig.4.2 este reprezentată schema de principiu a unui traductor de presiune cu capsulă.

Elementul sensibil al traductorului se compune dintr-o capsulă 1, care are pereţii ondulaţi.

Sub acţiunea presiunii de măsurat p din capsulă, acesta se deformează, iar prin intermediul

braţului 2, axul 4 se roteşte cu un unghi ά care depinde de deformarea capsulei. Unghiul ά

36

poate avea max. 16°C. Prin resortul 3, braţul axului se poziţionează astfel încât aducerea la

un unghi ά = 0°C să se facă rapid.

Axul 4 este fixat de rotorul modulatorului magnetic 5, care este parte componentă a

adaptorului ELT 370.

Traductorul de presiune cu capsulă AT 20 ELT 360 se foloseşte pentru măsurarea

presiunilor mici (0…1 daN/cm3).

4.1.2 Traductoare de presiune cu membrană

Fig 4.3 Traductor de presiune absoluta FE 1 AM

Traductorul de presiune absolută FE 1 AM (fig. 4.3) se compune dintr-un element

sensibil şi un adaptor forţă-curent care generează un curent de 4…20 mA, proporţional cu

presiunea absolută măsurată. El se foloseşte la măsurarea presiunii absolute în diverse

game din domeniul 0…1 500 mmHg în cadrul proceselor industriale, ca de exemplu:

coloane de fracţionare, evaporatoare, cristalizatoare, sisteme de decantare etc.

Presiunea de măsurat se aplică prin intermediul orificiului 3, în camera de măsurare 4,

asupra membranei 1. Membrana 1 este fixată prin intermediul discului 2, de o parghie 5.

În camera 6 este realizată o presiune absolută de referinţă sub 0,008 mm H20.

Presiunea p acţionează asupra membranei de arie A, producând o forţă: F = Ap.

37

Această forţă este transmisă de parghia 5, adaptorului forţă-curent, care o transformă în

semnal unificat, 4…20 mA. Semnalul electric de ieşire din traductor se poate transmite prin

două conductoare normale, neecranate, până la 1 000 m.

Traductorul de presiune diferenţială FE 3D.

Fig 4.4 Traductorul de presiune diferentiala FE 3D

Traductorul de presiune diferenţială (fig.4.4), este un instrument cu balanţă de forţe care

măsoară presiunea diferenţială şi transmite, ca semnal de ieşire, un curent continuu 4…20 mA,

proporţional cu diferenţiala măsurată.

Elementul sensibil al traductorului se compune din membrana 1, rigidizată la centru de piesa 2.

Presiunile de măsurat p1 şi p2 , suntr transmise camerelor 3 şi 4 ale traductorului (camere numite

de înaltă, respective, joasă presiune) şi apasş asupra celor douş feţe ale membranei de arie A.

Forţele de apăsare în camerele 3 şi 4 sunt proporţionale cu presiunile p1 şi p2, care se aplică şi cu

aria membranei. Forţa rezultată, notată cu F, va fi: F = AP1 – Ap2 = A(p1 – p2).

În mod obligatoriu, presiunea mai mare se va aplica camerei 3 (camera de înaltă presiune). Prin

intermediul barei 5, forţa este transmisă adaptorului forţă-curent

38

4.2Traductoare pneumatice de presiune

În industria chimică sunt foarte frecvente traductoarele pneumatice de presiune diferenţială.

În ţara noastră există în prezent:

- Traductoare de presiune relative cu tup Boudon tip AT 10 PLT 370;

- Traductoare de presiune relativă cu capsulă tip AT 20 PLT 340;

- Traductoare de presiune diferenţială cu burduf tip AT 30 PLT 370 (pentru presiuni

diferenţiale mici) şi tip AT 36 PLT 370 (pentru presiuni diferenţiale mari) etc.

Aceste tipuri de traductoare pneumatice se utilizează în sistemul pneumatic de

automatizare şi convertesc mărimea măsurată (presiunea sau diferenţa de presiune) în

semnale pneumatice unificate de tip presiune în gama 0,2…1 daN/cm2 sau 1…0,2

daN/cm2.

Fiecare din aceste traductoare se compune din două părţi distincte, şi anume:

- Elementul sensibil (detectorul), care transformă mărimea fizică măsurată într-o

deplasare unghiulară proporţională cu aceasta şi care la valoarea maximă a

mărimii măsurate este de aproximativ 8°C;

- Adapatorul pneumatic PLT 370, care transformă deplasarea unghiulară 0…8°C

primita de la detector, în semnale pneumatice proporţionale în gama 0,2…1

daN/cm2.

-

Traductorul pneumatic de presiune relativă cu tub Bourdon AT 10 PLT

370

Fig 4.5 Traductorul pneumatic de presiune relative cu tub Bourdon AT 10 PLT 370

39

Detectorul de presiune AT 10 este format dintr-o carcasă sudată din aliaj de aluminiu, în

interiorul căreia se montează elementul sensibil de presiune (fig. 4.5).

Prin racordul de presiune 1 şi conducta tampon 2, tubul Bourdon 5 fixat la un capăt de

suportul 8 primeşte presiunea de măsurat. Pe aceeaşi placă se fixează tubul Bourdon şi

lagărele 6 şi 9 ale axului 7. Axul primeşte mişcarea unghiulară de la capătul mobil 3 al

tubului Bourdon şi o transmite prin intermediul pârghiei 4, adaptorului pneumatic PLT 370

care o transformă în semnal unificat presiune.

Elementul sensibil este realizat din aliaj heriliu-cupru în cazul fluidelor neuter (necorozive)

sau din oţel inoxidabil înalt aliat.

Domeniile de măsurare ale presiunii folosind aceste tipuri de traductoare sunt:

- Pentru lichide corozive 0…20 daN/cm2;

- Pentru lichide neutre 0…350 daN/cm2.

Traductorul pneumatic de presiune diferenţială cu burdufuri tip AT 10

PLT 370

Fig 4.6 Traductorul pneumatic de presiune diferentiala cu burdufuri tip AT 10 PLT 370

Se compune din: detectorul de presiune diferenţială AT 30, care transformă presiunea

diferenţială într-o deplasare unghiulară, de valoare maxima 8°C şi proporţională cu mărimea

măsurată şi adaptorul pneumatic PLT 370, acelaţi ca la AT 20 PLT 370.

Elementul sensibil al traductorului este format dintr-o capsulă închisă M (fig.4.6), în care,

prin peretele de separare D se creează două compartimente C1 şi C2, alimentate cu presiunile

40

p1, respectiv p2. Cele două presiuni a căror diferenţă ∆P = p1 – p2 trebuie măsurată, acţionează

asupra unor burdufuri B1 şi B2 rigidizate între ele prin tija T şi care, sprijinindu-se fiecare pe

peretele despărţitor acţionează ca nişte arcuri elicoidale la deplasarea lor (B1 se comprimă, iar

B2 se întinde). Cele două burdufuri sunt identice, forţa rezultată ∆F, create de cele două

presiuni, va fi proporţională cu diferenţa presiunilor respective:

∆F = F1 – F2 = S(p1 – p2) = S∆P in care:

S este suprafaţa burdufurilor;

F1, F2 - reprezintă forţele produse de presiuni asupra burdufurilor.

În acest fel, deplasarea longitudinală d a tijei va fi proporţională cu forţa ∆F, deci cu presiune

diferenţială ∆P.

Tija T, prevăzută cu opritorul reglabil O, acţionează asupra manivelei E rotind axul A cu

unghiul ά. În acest mod se transformă deplasarea d (proporţională cu ∆p) într-un unghi ά şi

deoarece axul A este solidar modulatorul magnetic din adaptorul ELT 370 se obţine un

semnal unificat i = 2…10 mA c.c. proporţional cu diferenţa presiunilor.

Domeniile de măsurare ale acestor traductoare se înscriu în limitele 0…400 mm H2O.

41

MĂSURI DE PROTECŢIE A MUNCII

Principalele măsuri de protecţie a muncii sunt:

- asigurarea inaccesibilităţii elementelor care fac parte din circuitele electrice şi care se

realizează prin:

- amplasarea cablurilor electrice, chiar izolate, precum şi a unor echipamente electrice,

la o înălţime inaccesibilă pentru om;

- izolarea electrică a conductoarelor;

- folosirea carcaselor de protecţie legate la pământ;

Folosirea tensiunilor reduse (de 12, 24 şi 36 V) pentru sculele electrice portative. La

utilizarea uneltelor portative alimentate electric, sunt obligatorii:

- verificarea atentă a uneltei, a izolaţiei şi a fixării sculei înainte de începerea lucrului;

- evitarea răsucirii sau a încolăcirii cablului de alimentare în timpul mutării uneltei

dintr-un loc de muncă în altul, pentru menţinerea bunei stări a izolaţiei;

- menajarea cablului de legătură în timpul mutării uneltei dintr-un loc de muncă în altul,

pentru a nu fi solicitat prin întindere sau răsucire;

- evitarea trecerii cablului de alimentare peste drumurile de acces şi în locurile de

depozitare a materialelor; dacă acest lucru nu poate fi evitat, cablul va fi protejat prin îngropare,

acoperire cu scânduri sau suspendare;

- interzicerea reparării sau remedierii defectelor în timpul funcţionării motorului sau

lăsarea fără supravegherea a uneltei conectate la reţeaua electrică.

Folosirea mijloacelor individuale de protecţie şi mijloacelor de avertizare.

Mijloacele principale de protecţie constau în: cleşti izolaţi şi scule cu mânere izolate.

Mijloacele auxiliare de protecţie constau din: echipament de protecţie (mănuşi, cizme,

halat, salopetă), covoraşe de cauciuc, platforme electroizolante.

Deconectarea automată în cazul apariţiei unei tensiuni de atingere periculoase sau a unor scurgeri de curent periculoase.

Separarea de protecţie care se realizează cu ajutorul unui transformator de separaţie.

Izolarea suplimentară de protecţie care constă în executarea unei izolări suplimentare

faţă de izolarea obişnuită de lucru, dar care nu trebuie să reducă calităţile mecanice şi electrice

impuse izolării de lucru.

42

Protecţia prin legarea la pământ este folosită pentru asigurarea personalului contra

electrocutării prin atingerea echipamentelor şi instalaţiilor care nu fac parte din circuitele de

lucru, dar care pot intra accidental sub tensiune, din cauza unui defect de izolaţie. Elementele

care se leagă la pământ sunt următoarele: carcasele şi postamentele utilajelor, maşinilor şi ale

aparatelor electrice, carcasele tablourilor de distribuţie şi ale tablourilor de comandă, scheletelor

metalice care susţin instalaţiile electrice etc.

Protecţia prin legarea la nul se realizează prin construirea unei reţele generale de

protecţie care însoţeşte în permanenţă reţeaua de alimentare cu energie electrică a utilajelor.

Protecţia prin egalizarea potenţialelor este un mijloc secundar de protecţie şi constă şi

în efectuarea unor legături, prin conductoare, în toate părţile metalice ale diverselor instalaţii şi

ale construcţiilor, care în mod accidental ar putea intra sub tensiune şi ar fi atinse de către o

persoană care trece prin acel loc.

43

Bibliografie

1. Emil Micu, ş.a. “Electrotehnica de la A la Z “, Editura Stiinţifică şi Enciclopedică,

Bucureşti, 1985

2. A. Ţugulea, Gh. Frăţiloiu, Mihai Vasiliu Emanoil Cocoş, “Manual de Electrotehnică”,

Editura Didactică şi Pedagogică 1996

3. Robe Mariana, Monica Meteescu, Angela Popescu, Popa Vasilica, ş.a., “Manual de

pregătire pentru domeniul electric”, anul I, “Şcoala Profesională”, Editura Economică

Preuniversitaria, 2000

4. C.Popescu, “Manual de Tehnologia lucrărilor electrotehnice”, Editura Didactică şi

Pedagogică, 1983

5. P. Dinulescu, “Instalaţii şi echipamente electrice”, Editura Didactică şi Pedagogică, 1981

6. M. Popescu, Sabina Hilohi, “Manual de instalaţii şi echipamente electrice pentru clasa

IX-X”, Editura Didactică şi Pedagogică 1992.

44