Atestat TRADUCTOARE INDUCTIVE

of 52/52
COLEGIUL TEHNIC “ALEXANDRU ROMAN” ALESD LUCRARE DE CERTIFICARE A COMPETENTELOR PROFESIONALE NIVEL 3 TRADUCTOARE INDUCTIVE
  • date post

    01-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    3.059
  • download

    27

Embed Size (px)

Transcript of Atestat TRADUCTOARE INDUCTIVE

COLEGIUL TEHNIC ALEXANDRU ROMAN ALESDLUCRARE DE CERTIFICARE A COMPETENTELOR PROFESIONALE NIVEL 3 TRADUCTOARE INDUCTIVECOORDONATORINTOCMIT Valeria Vasile Szilagyi Istvan

CAPITOLUL 1 NOTIUNI GENERALETraductoarele, cunoscute frecvent sub numele de elemente de masura sunt destinate pentru masurarea marimilor conduse [20, 21, 55] si a unor marimi semnificative pe baza carora se pune n evidenta echilibrul proceselor. Prin intermediul lor, vom obtine informatiile necesare conducerii automate a proceselor n circuit nchis, fiind montate de regula pe bucla de reactie.

Generalitati, performante, clasificare

Traductoarele sunt elemente din structura sistemelor automate care au rolul de a masura valorile parametrului reglat si de a converti acest parametru (marime) ntr-o marime fizica ce este compatibila cu marimea de intrare n elementul urmator al sistemului. Traductoarele se compun din elementul sensibil si elementul traductor , conform figurii 3.1.Elementul sensibil efectueaza operatia de masurare propriu-zisa, iar elementul traductor asigura transformarea semnalului ntr-un alt semnal, n general electric sau pneumatic, unificat, semnal cee preteaza pentru transmiterea la distanta.Performantele traductoarelor pot fi apreciate pe baza urmatoarelorcaracteristici:- Sensibilitatea reprezinta limita raportului dintre variatia infinit mica a marimii de iesire si cea de intrare, cnd ultima tinde spre zero, adica: (3.1)Este necesar ca aceasta sensibilitate sa fie constanta pe tot domeniul de masura, adica elementul sa fie liniar, n caz contrar sensibilitatea putndu-se defini n jurul oricarui punct de functionare. n mod normal, elementele de masurat prezinta un anumit prag de sensibilitate, adica o valoare limita i sub care nu mai apare o marime masurabila la iesire.- Preciziase defineste ca valoarea relativa a erorii exprimata n procente: (3.2)obisnuit elementele de masurat din sistemele automate avnd clase de precizie de 0,2 1,5 %, fiind necesar sa fie cu cel putin un ordin de marime superioara preciziei reglajului n ansamblu.- Liniaritatea se refera la aspectul caracteristicii statice a elementelor si, aceasta caracteristica nu trebuie sa prezinte curburi si histerezis pe tot domeniul de variatie al marimilor de intrare si iesire.-Comportarea dinamica. Aceasta caracteristica se refera la capacitatea elementului de a reproduce ct mai exact si fara ntrziere variatiile marimii masurate. Se apreciaza pe baza functiei de transfer a elementului, adica pe baza constantelor de timp ce intervin sau, uneori pe baza benzii de trecere-Reproductibilitate, reprezinta proprietatea elementelor de a-si mentine neschimbate caracteristicile statice si dinamice pe o perioada ct mai lunga de timp, n anumite conditii de mediu admisibile -Timpul de raspuns reprezinta intervalul de timp n care un semnal aplicat la intrare se va resimti la iesirea elementului. Acest timp poate fi orict de mic, dar niciodata nul, putnd fi asimilat cu inertia. -Gradul de finete se caracterizeaza prin cantitatea de energie absorbita de traductor din mediul de masura, recomandndu-se sa fie ct mai mica pentru a nu influenta desfasurarea procesului. Alegerea traductorului se va face n functie de parametrul reglat, n functie de mediul de masura, n functie de tipul semnalului: continuu, electric sau neelectric, discontinuu, s.a.Privite sub aspectul tipului de semnale, traductoarele pot fi analogice sau pot fi numerice (cifrice).Clasificarea traductoarelor este o problema destul de dificila, deoarece varietatea acestora este multipla. Una din variantele de clasificare, n functie de marimea de intrare si cea de iesire, este prezentata schematic n figura 3.2.Un alt mod de clasificare, dupa [23] poate fi facut n raport de marimea de natura neelectrica pe cale electrica. n acest caz vom avea:a.Traductoare pentru marimi geometrice: rezistive, inductive, capacitive si numerice de deplasare; cu radiatii; de proximitate.bTraductoare pentru marimi cinematice : de viteza; de acceleratie; de socuri si vibratii; giroscopice.cTraductoare pentru marimi mecanice : elastice (tractiune, compresie, ndoire, cuplu); tensometrice rezistive; cu coarda vibranta; magnetostrictive; de forta; de cuplu.d.Traductoare pentru marimi tehnologice: presiune, debite, nivel, temperatura.e.Alte traductoare: integrate, etc. n scopul masurarii marimilor fizice care intervin ntr-un proces tehnologic, este necesara de obicei convertirea acestora n marimi de alta natura fizica pentru a fi introduse cu usurinta ntr-un circuit de automatizare. Elementul care permite convertirea unei marimi fizice (de obicei neelectrica) ntr-o alta marime (de obicei electrica) dependenta de prima, n scopul introducerii acesteia ntr-un circuit de automatizare, se numeste traductor. n structura traductoarelor se ntlnesc, n general, o serie de subelemente constructive, ca, de exemplu: convertoare, elemente sensibile, adaptoare etc. Structura generala a traductoarelor este foarte diferita de la un tip de traductor la altul, cuprinznd unul, doua sau mai multe convertoare conectate n serie. n majoritatea cazurilor, structura generala a unui traductor este cea din figura urmatoare:Marimea de intrare Xi (de exemplu: presiune, nivel, forta etc.) este convertita de catre elementul sensibil ntr-o marime intermediara X0 (deplasare liniara sau rotire), care este transformata n marimea de iesire Xe (tensiune electrica, rezistenta electrica, inductanta, capacitate etc.), aplicata circuitului de automatizare cu ajutorul unui adaptor. De obicei, adaptorul cuprinde si sursa de energie care face posibila convertirea marimiiXo n marimea Xe.La un traductor, marimea de intrare Xisi cea de iesire Xe sunt de natura diferita, nsa sunt legate ntre ele prin relatia generala de dependenta:Xe = f(Xi)care poate fi o functie liniara sau neliniara, cu variatii continue sau discontinue.Pe baza acestei relatii de dependenta, se stabilesc urmatoarele caracteristici generale valabile pentru orice traductor:Natura fizica a marimilor si de iesire de intrare (presiune, debit, temperatura, deplasare etc., respectiv rezistenta electrica, curent, tensiune etc.); Puterea consumata la intrare si cea transmisa elementului urmator (de sarcina). De obicei, puterea de intrare este relativ mica (ctiva wati, miliwati sau chiar mai putin), astfel nct elementul urmator n schema de automatizare este aproape totdeauna un amplificator;Caracteristica statica a traductorului, care este reprezentarea grafica a reletiei generale de dependenta, este prezentata n figura de mai jos:Sensibilitatea absoluta sau panta Ka, care este raportul dintre variatia marimii de iesire si a marimii de intrare: Ka = Xe / Xi ;Panta medie (Km), care se obtine echivalnd caracteristica statica cu o dreapta avnd coeficientul unghiular: Km = tg Ka; Domeniul de masurare, definit de pragurile superioare de sens 24424c222y ibilitate Xi maxsi Xe max si de cele inferioare Xi min si Xe min.Clasificarea traductoarelorDup natura mrimii neelectrice de intrare, traductoarele pot fi:- de mrimimecanice: nivel, deplasare, rugozitate, presiune, for, cuplu, vitez, acceleraie etc.;- de mrimi analitice: densitate, concentraii;- de mrimi chimice;- de mrimi termice: temperaturi, cantiti de cldur;- de mrimi fotometrice: iluminri, fluxuri luminoase, strluciri;- de mrimi acustice: presiuni i intensiti acustice;Figura 1.8. Clasificarea traductoarelorO posibil clasificare a traductoarelor este redat n figura 1.8. Dup cum se poate observa mrimea de intrare Xi poate fi electric sau neelectric.Dup modul obinerii mrimii de ieire, traductoarele pot fi:PARAMETRICERezistive R 1. reostatice (folosite la msurarea nivelului, deplasrilor liniare sau unghiulare) bazate pe dependena rezistenei de lungime. Figura 1.9. Traductoare poteniometrice:a traductor poteniometric liniar;b traductor poteniometric circular; c schema electric2. tensometrice (pentru deformaii sau deplasri mici 10100 m).Fig. 1.10. Tensometru cu fir metalic3. piezorezistive (metalice sau semiconductoare) utilizate la presiuni mari 10 4 bari;

4. termorezistive (termorezistene);

5. termorezistive semiconductoare (termistoare) sebazeazpevariaiaexponenialarezistenei cutemperaturalaunele semiconductoare;6. fotorezistive;7. electrolitice.Elementulsensibilalunuitraductor electrolitic este realizat n principiu sub forma a doi electrozi plan paraleli, asemntori unui condensator plan.Capacitive C Funcionareatraductoarelorcapacitivearelabazmodificareatermenilorcare definesc capacitatea unui condensator: dSk C .Modificarea valorii capacitii condensatorului poate fi fcut prin variaia valorilor termenilor S, d i .Modificarea distanei d.Deregul, traductoarelecapacitiveauoarmturfixai unamobil. Aceast armtur mobil d posibilitatea ca mrimea neelectric de msurat s modifice distana, d, dintre armturi cu d.La d = 0 capacitatea condensatorului va fi: dSk C Lad0capacitateacondensatorului vafi: d dSk C0C + + CCele mai utilizate traductoare capacitive sunt cele difereniale, pentru c permite mbuntirea sensibilitii. La d = 0: dAk0 2 1C C CLa d 0: d dAk C1 + d dAk C2 Modificarea suprafeei de suprapunere a armturilor, A.Dac suprafaa A este un dreptunghi cu laturile L i l, prin modificarea distanei de la Lla L x suprafaa A va avea valoarea: l(L x). Ca atare capacitatea condensatorului va fi: dx) - l(Lk C Modificarea permitivitii mediului dintre armturi,.Figura. 1. 11De regul traductoarele capacitive sunt utilizate pentru msurarea volumelor. Dac n recipient sunt introduse dou substane cu permitiviti diferite 1i2, atunci capacitile celor dou condensatoare vor fi:dDlnh) - (H121C i dDlnh222C

Valoarea capacitii echivalente va fi: C = C1 + C2Cea mai utilizataplicaieeste cea n care se dorete msurarea grosimii unui material obinut prin laminare sau alt tehnologie.Msurarea se bazeaz pe modificarea permitivitii electrice.Schema echivalent a msurrii fiind prezentat n figura.1.12.Capacitatea echivalent a celor trei condensatoare fiind: 2C1gC11C1C1+ + Figura 1.12.Schema echivalent a traductorului capacitiv utilizat la msurarea grosimiiValoarea capacitilor C1, Cg i C2 sunt: 1dA0 1C ,gAgC r i 2dA0 2C Inductive L Traductoarele inductivesunt realizate din bobine nfurate pe un miez feromagnetic, miez care poate avea, constructiv, un ntrefier, , variabil.Principiul demsursebazeazpemodificarealungimiiantrefierului sub aciuneamrimii deintrare. ntruct a f >>, varezultacreluctananmiezeste neglijabil n raport cu cea a aerului. Astfel, se poate scrie c inductana traductorului va fi: KSNLc a x 2Figura 1.13 Figura 1.14.Principiul de funcionare a unui traductor inductiv de for este prezentat n figura 1.13. Constatm c, sub aciunea forei, se modific ntrefierul,ceea ce conduce la varierea lui Lx.Cumfluxul magnetic esteproporional cuintensitateacurentului cetreceprin bobin: = LI i innd seama de expresia care definete inductana bobinei, 2NL , sepoatedeterminavaloareacurentului cetreceprinbobinatunci cndntrefierul variaz: 2 2 2XXL RUI +.Traductoarele de tip transformator sunt dispozitive care utilizeaz dou nfurri a cror inductanmutualpoatefi modificatsubaciuneamrimii deintrarefieprin modificareapoziiei miezului sauntrefierului, fieprinmodificareapoziiei nfurrii primare, printr-o micare liniar (fig. 1.15) sau de rotaie liniar. Traductoarele cu miez mobil (fig. 1.16) sunt des utilizate n convertirea deplasrilor mecanice ntr-o mrime electric, de obiceio tensiune alternativ. Ele constau dintr-o bobin cu miez mobil, mrimea de intrare acionnd asupra acestui miez.Figura1.15.Traductor inductiv detip transformator cu modificarea ntrefieruluiFigura 1.16.Traductor inductiv de deplasare cu miez mobilUtilizarea traductoarelor inductive n procese industrialeGENERATOARETraductoarelegeneratoarefuncioneazpeprincipiul transformrii mrimii de msurat neelectrice(temperatur, poziie, vitez, debit, presiune, acceleraie, radiaii for, etc.) ntr-o mrime electric (tensiune, curent, sarcin electric). Aceste transformri sunt posibiledatoritutilizrii efectelor curentului electric(termoelectric, fotovoltaic, piezoelectric, Doppler Fizeau, Hall, inducieelectromagnetic,Seebeck etc.). n acest sens putem enumera urmtoarele traductoare generatoare:traductoaredeinduciesunt utilizatepentrumsurareavitezei (tahometre), pentru msurarea debitelor fluidelor conductoare (debitmetre electro-magnetice), pentru msurarea parametrilor oscilaiilor mecanice (tensiunea de ieire fiind proporional cu viteza vibraiilor).traductoareelectrochimice(pH-metre), sebazeazpemodificareapotenialelor de electrod la modificarea concentraiilor acide sau bazice.traductoare fotoelectrice, folosite la luxmetre (bazate pe efectul fotoelectric).traductoare piezoelectrice, folosite la msurarea vibraiilor i oscilailor mecanice sau a presiunii din cilindrul motoarelor cu explozie (se bazeaz pe efectul piezoelectric).traductoaretermoelectrice, numite i termocuple (bazatepe efectul termoelectric direct Seebeck, efect Thomson, efect Peltier) i folositelamsurareatemperaturii cuptoarelor i a mediilor gazoase, lichide sau pulverulente n gama 200+ 2400 0Ctraductoare Hall utilizate pentru msurarea distanei, a poziiei (bazate pe efectul Hall).Pentru traductoarele generatoare se poate prezenta, ntr-un tabel de coresponden (tabel1.1.), fenomenele fizice care stau la baza funcionriifuncie de mrime. Tabelul 1.1.Mrime de intrareMrime de ieire Efect / fenomenSenzor utilizat de traductorTemperatur TensiuneEfect termoelectric Termocuplu PoziieTensiuneEfect Hall Sonda HallVitezTensiuneInducie electromagnetic Tahogenerator Efort (cuplu) Sarcin electric Efect piezoelectric -PresiuneCmp magnetic Efect magnetostrictiv Magnetostrictiv Radiaii opticeCurentTensiuneSarcin electricFotoemisie, fotovoltaic, piroelectricFotojonciune Concentraie Sarcin electricTensiune Efect galvanicEfect electrochimicElectrochimicpH1.3.2. Principiul de funcionare a traductoarelor1.3.2.1. Traductoarele rezistive se bazeaz pe variaia rezistenei unui rezistor. Relaia care permite determinarea parametrului rezistiv este: SlR SeobservcrezistenaRcreteproporional cucreterearezistivitiii a lungimii l i cu scderea seciunii s, adic: ssllRR +Traductoarele rezistive sunt utilizate n instalaiile de automatizare pentru a detecta modificrile n anumite procese de producie a unor mrimi fizice (vibraii, fore, momente etc.)Traductoarelepoteniometriceserealizeazsubformliniar(fig. 1.17,a) sau circular (fig. 1.13, b). Figura 1.17. Traductor poteniometric:liniarcircularCaracteristica de conversie a traductorului poteniometric liniar este dat de relaia: tttR allR R n care: Rt este rezistenta total a senzorului; R rezistenta ntre cursor i un capt; lt lungimea total;l lungimea corespunztoare deplasrii cursorului,a = l/lt deplasarea relativ.ELPC 50 - LPH 100 pn la 1250 mm MRA 50 pn la 600 mmFigura 1.18. Traductoare de deplasare: liniar unghiular Pentru traductorul poteniometric circular se poate scrie n mod similar:tttR k R R unde: t este unghiul de rotaie a cursorului; - unghiul de rotaie a cursorului fa de un capt.1.3.2.2.Traductoarele cu tensolitsunt de forma unuifir de mas plastic (tensolit) careprinntinderei variazrezistenarelativ RR proporional culungimea ll .1.3.2.3. Traductoarele cufir metalicseconstruiesc dintr-un fir metalic de mare rezistivitate (cu diametrul de 0,020,04 mm) ntre dou foie de hrtie care se lipesc pe piesa a crei deformaie trebuie msurat.Structura tipic a unui tensometru cu fir metalic este redat n fig. 1.19.Figura 1.19. Tensometru cu fir metalicRelaia ce definete funcionarea unui astfel de traductor este:( )++ llRR2 1unde:este coeficientul lui Poisson reprezentnd deformaia transversal i cea longitudinal.Aceste traductoare sunt realizate din mrci tensometrice care se lipesc de corpul studiat.Mrcile tensometrice sepot realiza fieprin aplicarea unui conductor subire, ondulat, fie prin aplicarea unei grile metalice pe un substrat izolator (fig. 1.20).Mrcile se lipesc pe un element elastic care se deformeaz sub aciunea unei fore i, nprincipiu, oricemrimefiziccaredepindedeodeformaiemecanicpoatefi msurat cu ajutorul traductoarelor tensometrice (deplasri, acceleraii,fore i cupluri, parametri ai vibraiilor mecanice etc.).a) pentru msurarea efortului tangenialb) pentru msurarea efortului radialc) pentru msurarea efortului tangeniald) pentru msurarea eforturilor liniare combinateFigura 1.20.Mrci tensometrice pentru solicitri complexe:1.3.2.4. Traductoarele termorezistive sunt, de fapt, rezistoare sensibile la temperatur, confecionate din materiale conductoare sau semiconductoare acror rezisten variaz cu temperatura.Variaia rezistenei metalelor n funcie de temperatur se producedup relaia: ( ) t R Rt + 10.Termorezistenele(fig. 1.21)sunt traductoare de temperatur care transform variaia de temperatur a mediului controlat n variaia rezistenei elementului sensibil i se bazeaz pe proprietatea materialelor de a-i modifica rezistena electric n funcie de temperatur dup urmtoarea formul:( )201 t B t A R Rt + + ,unde:Rt = rezistena termorezistenei la temperatura t;R0 = rezistena termorezistenei la 00C;t = temperatura (0C);Figura 1.21. TermorezisteneA i B = coeficieni care se pot determina prin calibrare.Figura. 1.22. TermorezisteneFigura 1.23.Cutia de borne a termorezistenein mod normal o termorezisten se compune din urmtoarele subansamble principale (fig. 1.23):- elemente sensibil;- cutie de borne;- teac de protecie.Termorezistenele semiconductoare, numite i termistoare, sunt confecionate prin presare din oxizi, carburi sau sulfurile unor metale ca: nichel, cupru, plumb, magneziu etc. Se cunoate c rezistena termistoarelor scade cu creterea temperaturii, conform relaiei:

,`

.|oT TBTO Te R R1 11.3.2.5. Traductoarele electroliticepermit msurarea concentraiei electroliilor pe baza msurrii rezistenei electrice a acestora.Elementul sensibil al unui traductor electrolitic este realizat n principiu sub forma a doi electrozi plan paraleli E1 i E2 (fig.1.24), asemntori unui condensator plan, printre care trece soluia a crei concentraie c trebuie msurat.Figura 1.24Celula traductorului electroliticDe fapt ntreg ansamblul se comport ca o rezisten lichid de form paralelipipedic de lungime l0 (cm) i seciune S0 (cm2).Dac msurmrezistena necunoscutRx, implicit msurmconductivitatea necunoscut,`

.| cmx1. 1.3.2.6. Traductoarele inductivesunt realizate din bobine nfurate pe un miez feromagnetic, miez care poate avea, constructiv, un ntrefier, , variabil.Principiul demsursebazeazpemodificarealungimiiantrefierului sub aciuneamrimii deintrare. ntruct a f >>, varezultacreluctananmiezeste neglijabil n raport cu cea a aerului. Astfel, se poate scrie c inductana traductorului va fi: KSNLc a x 2Sub aciunea forei, se modific ntrefierul,ceea ce conduce la varierea luiLx,valoareacurentului care treceprin bobin atunci cnd ntrefierul variaz va fi: 2 2 2XXL RUI +.Curentulmsurat de ctre un ampermetru va fi proporionalcu fora care atrage armtura mobil.Performanele traductoarelor inductive pot fi mbuntite, n special pentru mrirea zoneide liniaritate, dac se folosesc montaje difereniale. n absena forei, puntea se fixeaz de o asemenea manier nct IX s fie zero. La aplicarea forei1 i2 variaz simultan i conduc deci la modificarea lui Lx1 i Lx2. Montajul este sensibil i la semnul lui F.1.3.2.7. Traductoarele capacitive(fig. 1.25)

Figura 1.25.Traductoare capacitive000011SlRdeciSlRxxxx Traductoarelecapacitivesunt traductoareparametricei aulabazvariaia capacitii unui condensator funciededimensiunilegeometricealecondensatorului: dSk CPrinmodificarea acestor valori, la un condensator variabil, se poate constata c intensitatea curentului care trece prin acesta este:U C IX X 1.3.2.8. Traductoarele generatoaretransform mrimea de msurat direct ntro tensiune electric, un curent electric sau o sarcin capacitiv, fr a mai fi nevoie de o surs suplimentar.Traductoarele termoelectriceau cea mai mare diversitate constructiv. Utilizate n industrie ele acoper un domeniu larg de temperatur, ele avnd o construcie simpl bazate pe efectele Seebeck, Thomson sau Peltier.Termocuplul(fig. 1.26) este untraductor de temperaturcare transform variaia de temperatur a mediului msurat, n variaie de tensiune termoelectromotoare (t.t.e.m.), care apoi prin racordare la un aparat indicator sau nregistrator (fig. 1.27) este tradus n uniti de temperatur.Termocuplul este un efect al curentului datorat cmpului imprimat termoelectric de contact (efectul SEEBECK).Efectul Seebeckconstnapariiaunei t.e.m. ntr-uncircuit format dindou conductoare de natur diferit cu jonciuni la capete, cnd cele dou jonciuni se afl la temperaturi diferite.Cu alte cuvine:Cmpul imprimat termoelectric de contact apare la suprafaa de separaie ntre dou contacte metalice (sau semiconductoare) de natur diferit, sudate la capete, dac ntre acestea exist diferen de temperatur.n principiu un termocuplu se compune din termoelectrozi din metale sau aliaje diferite, sudaila unuldin capete. nclzirea local (fig. 1.26) a jonciuniide msurare (sudurii) determinapariiaunei tensiuni termoelectromotoarelacapetelelibereale termoelectrozilor (jonciunea de referin). Valoarea acestei tensiuni depinde de diferena de temperatur dintre jonciunea de msurare i cea de referin.Termoelectrozii au polariti deferite. Prezentm, n continuare, cteva termoelemente utilizate n construcia termocuplurilor, cu observaia c primul metal are polaritatea +, cel de-al doilea - polaritatea : cromel alumel (K); cromel constantan (E); fier constantan (J); PtRh 10% Pt (S); cromel copel (L); PtRh 30% PtRh 6% (B).Capetele termoelectrozilor sunt amplasate ntr-o cutie de borne, unde se vor fi conectate instrumentele de msurat (fig. 1. 23).

Figura 1.26. Tipuri de termocupleTensiuneatermoelectromotoareestemsuratsaunregistratcuajutorul unor milivoltmetre, valoarea tensiunii fiind tradus n uniti de temperatur. Figura 1.27. nregistratoare utilizate pentru msurarea temperaturii cu ajutorul termocuplelor.Efectul piezoelectricEfectulpiezoelectric (fig. 1.28) direct const n proprietatea unor cristaledeasencrca cusarcinelectricpeunele dintre feele acestora atunci cndsunt supuselasolicitri de ntindere sau de compresiunedupoanumit direcie. Figura 1.28.Folosind traductoare piezoelectrice se poate msura acceleraia, viteza, presiunea, vibraii i oscilaii mecanice etc.Fotoemisia / fotovoltaicTensiunea electromotoare poate fi obinut i sub aciunea energiei solare (fig. 1.29). Efectul fotovoltaic fiind datorat eliberrii desarcini electricenegative (electroni) i pozitive (goluri), ntr-un material solid, atunci cndsuprafaa acestuia interacioneaz cu lumina. Polarizarea electric a materialului sub aciunea luminii, duce la apariia t.e.motoare, tensiune care poate genera un curent electric ntr-un circuit nchis. Efectul fotovoltaicesteutilizat n realizarea traductoarelor generatoare.Figura 1.29.Efectul magnetostrictivTraductoare magnetostrictive i bazeaz funcionarea pe variaia permeabilitii magnetice a unor materiale feromagnetice, datorit tensiunilor mecanice.Construcie (fig. 1.30)Corp: unprofil dealuminiusauotijdeotel inoxnemagnetic(1) protejeaz elementul sensibil. La un capt se afla interfaa electronic care este dublu ncapsulat. Se asigur astfel sigurana n funcionare i protecie optim la perturbaii electromagnetice.Cursor (2): unmagnet permanent (5)cepoatefi fixat peparteamobila instalaiei se deplaseaz de-a lungul traductorului (3) fr a intra n contact cu corpul acestuia. Poate fi un cursor magnetic alunector, un inel magnetic sau un flotor magnetic (5) (pentru msurarea nivelului lichidelor).

Figura 1. 30. Traductor magnetostrictiv: 1 tij din oel inox; 2 plutitor (flotor); 3 traductor magnetic; 4 cutia pipei; 5 magnei flotor, 6 cmpul magnetic al magnetului plutitor; 7 liniile cmpului magneticTraductoarele magnetostrictive sunt traductoare de inducie, utilizate de mainile de profilat i debitat,de maini utilizate la prelucrarea lemnului,demainiutilizatela produciamaterialelor deconstrucii, ceramicii i sticlei, maini utilizatenindustria textil, maini de mpachetat, echipamente de printare etc. Utiliznd un flotor magnetic se poate msura cu mare precizie nivelul lichidelor.Efectul Hall este un efect galvanomagnetic observat pentru prima dat de Edwin Herbert Hall n1880. Acest efect constnapariiaunui cmpelectrictransversal (denumit cmpelectricHall EH) i aunei diferenedepotenial ntr-unmetal sau semiconductor parcursedeuncurent electric, atunci cndelesunt introdusentr-un cmp magnetic, perpendicular pe direcia curentului.Figura 1.31. Principiul de funcionare a traductorului Hall.Tensiunea traductorului Hall este dat de produsul dintre curentul de comand i inducia magneticTraductoare de inducieTraductoarele tahogeneratoareau la baza funcionrii inducia electromagnetic. Ele sunt utilizate la msurarea vitezei (turaiei).Conform legii induciei electromagnetice, t.e.m. este definit de relaia: e = B.l.v.ntruct e este proporional cu viteza, aceast mrime poate fi integrat sau difereniat i se obin termeni proporionali cu deplasarea sau acceleraia. Dup acest principiu se obintahogeneratoare, vibrometre, debitmetre.

Debitmetrele sunt utilizate pentru msurarea debitelor fluidelor conductoare. Figura 1. 32. Debimetre DEM Traductoare de inducie cu bobin mobil sau cu reluctan variabil sunt utilizate pentru msurarea parametrilor oscilaiilor mecanice.

CAPITOLUL 2NOTIUNI GENERALE DESPRE LUCRARE Traductoarele inductive realizeaz o dependent functional (si nu o transformare) ntre o mrime neelectric de intrare (obisnuit o deplasare "l") si mrimea de iesire electric, o variatie a inductantei L.Dependenta L = f ( l ) dintre cele dou mrimi de natur diferit, constituie caracteristica static a traductorului.Principial traductoarele inductive pot fi realizate cu o bobin sau mai multe bobine, simple sau cuplate avnd circuite sau portiuni de circuit feromagnetic. Exceptnd unele solutii constructive speciale,traductoarele inductive, se clasific n trei grupe principale : sisteme n care este influentat o singur inductanta (bobine simple si duble); sisteme n care sunt influentate dou inductante n sensuri contrare (bobine diferentiale); sisteme n care sunt influentate inductante mutuale (transformatoare diferentiale).Msurrile cu ajutorul acestor traductoare au la baz modificarea parametrilor circuitului magnetic,ca o consecint a schimbrii pozitiei relative a unor portiuni ale acestuia, n procesul de msurare.La msurrile experimentale este necesar s se utilizeze portiunea cea mai convenabil a caracteristicii statice, aceea creia i corespunde o sensibilitate suficient de mare, si in special, din zona liniar a acesteia.Mrimea de msurat se poate aplica traductorului, cu sau fra contact mecanic. n primul caztraductorul are armtur mobil proprie. La msurtorile fr contact, rolul de armtur mobil l are nssi piesa feromagnetic a crei pozitie se determin.Schemele electrice de msurat, destinate traductoarelor inductive, prevd utilizarea numai de surse de semnal de curent alternativ. Traductoarele inductive functioneaz de cele mai multe ori la frecventa retelei(50 Hz).Pentru msurri dinamice si de mare precizie este necesar alimentarea montajelor cu semnale de frecvent nalt (1 kHz ... 50 kHz).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.Elementul care permite convertirea unei mrimi fizice (de obicei neelectric) ntr-o alt mrime (de obicei electric) dependent de prima, n scopul introducerii acesteia ntr-un circuit de automatizare, se numete traductor.n structura traductoarelor se ntlnesc, n general, o serie de subelemente constructive, ca, de exemplu: convertoare, elemente sensibile, adaptoare etc. 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 general (n sens larg) proximitatea exprim gradul de apropiere dintre dou obiecte, dintre care unul reprezint sistemul de referin. Se poate realiza controlul poziiei unui obiect care se deplaseaz, fr contact ntre acesta i referin.n categoria msurrilor de proximitate intr :- sesizarea capetelor de curs ;- sesizarea interstiiului dintre suprafee ;- sesizarea prezenei unui obiect n cmpul de lucru etc. Traductoarele de proximitate au de regul o caracteristic de tip releu, mrimea de ieire avnd variaii discrete (" tot sau nimic ") discerne ntre dou valori care reprezint (convenional) prezena sau absena corpului controlat.Aceast particularitate conduce la realizarea compact a traductorului, elementul sensibil i adaptorul (ES + AD) fiind plasate n aceeai unitate constructiv.Schema de principiu a acestui traductor este dat n figura 1.1. Detectorul are rolul de a converti informaia asupra poziiei unui obiect metalic (n raport cu faa sensibil) n semnal electric. Blocul adaptor prelucreaz semnalul electric de la ieirea detectorului i comand un etaj final cu ieire pe sarcin de tip releu. Blocul de alimentare furnizeaz tensiunea necesar circuitelor electronice.Oscilatorul din blocul-detector ntreine, prin cmpul magnetic alternativ, oscilaiile n jurul bobinei ce formeaz (mpreun cu miezul de ferit) faa sensibil a detectorului.Cnd un obiect metalic (cu proprieti feromagnetice) intr n cmpul magnetic al detectorului, n masa metalului apar cureni Foucault care genereaz, la rndul lor, un cmp magnetic de sens opus cmpului principal pe care l atenueaz puternic i ca urmare blocheaz oscilaiile.Caracteristicile de funcionare ale traductorului pot fi apreciate n funcie de valorile cotelor utile,: e - limea grosimea ecranului metalic (grosimea obiectului detectat); ecranului; L lungimea ecranului; x distana de la marginea ecranului la centrului feei sensibile; y acoperirea feei sensibile de ctre ecranul metalic; z distana de la ecran la faa sensibil; zN distana nominal de detecie (sesizare).

Capitolul 3Msurarea deplasrilor cu traductoare inductivePartea IObiectul lucrriiSe studiaz caracteristicile traductoarelor inductive difereniale de tip PR 9314/20 i PR 9314/05 i funcionarea convertoarelor pentru msurarea deplasrilor.Noiuni teoreticeConvertorul pentru msurarea deplasrilor cuprinde un stabilizator de tensiune STAB care realizeaz o alimentare cu o tensiune stabil de aproximativ 7,5 V a oscilatorului OSC. Oscilatorul furnizeaz o tensiune alternativ cu o frecven f de aproximativ 5 kHz pentru alimentarea traductorului prin nfurrile S1 i S2 ale transformatorului TR1 i o tensiune de referin (infurarea S3) pentru comanda detectorului sensibil la faz DSF. Tensiunea Vm msurat la ieirea traductorului este amplificat de amplificatorul de transconductan ATA acordat pe frecvena oscilatorului. Prin transformatorul TR2 ieirea de curent a acestuia excit intrarea de semnal a detectorului sensibil la faz DSF. Curentul de la ieirea DSF este filtrat de un filtru trece jos care asigur o tensiune continua proporional cu Vm (deci cu deplasarea miezului magnetic) i este indicat de un voltmetru V.Desfurarea lucrrii Se vor determina caracteristicile xME(x), L1(x), L2(x) unde xME este deplasarea masurat electric cu voltmetrul la ieirea convertorului PR 9309, L1 i L2 inductivitile bobinelor traductorului studiat (PR 9314/05), iar x deplasarea masurat mecanic, cu urubul micrometric. n acest scop urubul micrometric se aduce la 0,00 si se dau deplasri din 2 mm in 2 mm pn la sfritul domeniului (20 mm). Inductivitile L1 i L2 se masoar cu o punte RLC.Observaie:Sensibilitatea punii se dubleaz dac in 2 brae alturate exist elemente identice care variaz in sensuri diferite.Caracteristicile L1(x), L2(x), L1(x)-L2(x)x (mm)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20xME (mV)650 480 309 137 -24 -186 -359 -530 -702 -874 -1059L1 (mH)2.42 3.19 4.20 5.29 6.20 6.85 7.27 7.51 7.59 7.53 7.28L2 (mH)7.80 7.69 7.36 6.76 5.81 4.62 3.48 2.57 2.01 1.75 1.68L1-L2 (mH)-5.38 -4.50 -3.16 -1.47 0.39 2.23 3.79 4.94 5.58 5.78 5.60Caracteristica xME(x)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-6-4-202468 L1(x)L2(x)L1(x)-L2(x)Pantele graficelor sunt urmatoarele:8433 . 54 16) 16 . 3 ( 58 . 54458 . 04 1636 . 7 01 . 22775 . 06 1429 . 5 51 . 745 . 8520650 10592 121 L LLLxMEmmmmSe vizualizeaz, pe canalul 2 al osciloscopului cu dou spoturi i se deseneaz formele de und ale tensiunilor n punctele TP2, TP4, TP5, TP3, TP7 (TP6 se va conecta la TP0 numai pentru aceast determinare) avnd ca referin, pe canalul 1, semnalul din TP1. Se vizualizeaz (cu aceeai referin ca la punctul anterior) curentul de intrare n FTJ ntre bornele TP9 (conectat la TP0 numai pentru aceast msurare) i TP7 pentru dou poziii simetrice fa de poziia de echilibru a traductorului.TP2 TP4TP5TP3TP7Poziia de echilibru a traductorului se afl la aproximativ 7mm, aici tensiunea va fi nul. Deci vom vizualiza caracteristicile ntre TP9 i TP7 la poziiile 6mm i 8mm.TP7 6mm TP7 8mmPartea IIScopul lucrrii este cunoaterea dispozitivelor i a aranjamentului de msurare deplasrilor cu precizie ridicat i transmiterea unitii de lungime i evaluarea erorilor de msur.S-au msurat urmtoarele:-pelicul cupru = 130 m-sticl 1 = 21 m-sticl 2 = -8 m-sticl 3 = -7 m-sticl 4 = 4.5 m-sticl 5 = -8.2 m-foaie de hrtie = 110 mIntrebri1.De ce trebuie stabilizat amplitudinea de oscilaie a oscilatorului OSC?Amplitudinea de oscilaie a oscilatorului OSC trebuie stabilizat, deoarece el alimenteaz traductorul, iar tensiunea la ieirea acestuia, Vm, este proporional cu tensiunea de alimentare a lui, Va.2.Care oscilogram evideniaz eventualul dezacord ntre frecvena oscilatorului i frecvena pe care este acordat amplificatorul de transconductan ATA?Oscilograma care evideniaz eventualul dezacord ntre frecvena oscilatorului i frecvena pe care este acordat amplificatorul de transconductan ATA este TP7.3.Care sunt criteriile de dimensionare a elementelor din filtrul trece jos?- frecvena de tiere a filtrului s fie mai mare ca frecvena oscilatorului, pentru a nlatura armonicele superioare din spectrul oscilatorului n cazul n care semnalul nu este pur;- tensiunea pe condensatorul C7 sa fie egal cu tensiunea de la ieirea DSF, ca sa poat fi ndeplinit condiia de adaptare.4.Cum se poate schimba, pe cale electric, semnul deplasrii msurate cu traductorul B?Semnul deplasrii msurate cu traductorul B poate fi schimbat pe cale electric cu ajutorul poteniometrului helicoidal P de fixare a originii msurrii.5.Comparatorul a fost ajustat pentru masurarea unei bare de aluminiu avnd lungimea de 100 mm la temperatura de 20 grade C. ntre timp temperatura din laborator a crescut la 25 grade C. Ce diferen va fi indicat dac lungimea barei se msoar n noile condiii?Coeficienii de dilatare liniar pentru oel i aluminiu au urmtoarele valori:aluminiu 1 = 24 * 10-6/gr.C,otel 2 = 9,5*10-6/grC.,lAL=l0[1+ t]= l0+ l0 t 6. Tinnd cont de rezultatele de la punctul 5 ce concluzii se pot formula relativ la modul in care trebuie manipulate piesele care urmeaz a fi msurate?Tinnd cont de rezultatul de mai susrezult c piesele trebuie manipulate cu grij, iar dup atingere ar trebui lsate un moment s revin la temperatura ambiant, pentru ca la variaii de temperatur acestea se pot dilata,contracta Masurarea deplasarilor cutraduc toare inductive 2 Partea IFormule si scheme folositeDeplasarea x a miezului magnetic intre cele doua bobine care constituie traductorul diferential, determina variatii in sensuri opuse ale inductivitatiilor.Tensiunea de iesire Vm, masurata pe priza mediana a traductorului este :a ma a a maa mVxxVxxL LxxL LVL LL LVL L LV VL L R RL j R L j RVL j R V V000 100 21 21 22 122 1 2 12 2 1 12 2112) (2) (

,`

.|

,`

.|+ + ++ +