Tema 6. Tipuri de traductoare

Traductoare de poziţie şi deplasare

transformă o deplasare liniară sau unghiulară într-o variaţie a unui parametru al unui element pasiv de circuit electric (rezistenţă electrică, capacitate electrică, inductanţă magnetică)

cele mai simple traductoare de deplasare sunt : rezistive - transformă o deplasare liniară sau unghiulară într-o variaţie a

rezistenţei unui reostat sau a unui potenţiometru capacitive - transformă o deplasare liniară sau unghiulară într-o variaţie a

capacităţii electrice a unui condensator inductive - transformă o deplasare liniară sau unghiulară într-o variaţie a

inductanţei unui circuit magnetic

variaţiile parametrilor de circuit sunt măsurate prin determinarea curentului absorbit sau a tensiunii electrice corespunzătoare

I) Traductoare rezistive de deplasare

Pot fi de deplasare liniară şi de deplasare unghiularăI.1.deplasare liniară (a) Funcţionare: Subansamblul mobil a cărui deplasare liniară se măsoară, este conectat solidar cu cursorul ce alunecă pe înfăşurarea rezistivă, astfel că variaţia rezistenţei electrice este măsurată prin căderea de tensiune între capătul fix de rezistenţă zero şi cursor:

(a) (b)

I.2.deplasare unghiulară (b)

Funcţionare: Pentru deplasări unghiulare se utilizează un potenţiometru de formă circulară, obţinut prin bobinarea unui fir rezistiv pe un suport izolant circular, fir rezistiv peste care alunecă un cursor, astfel că, rezistenţa la ieşirea potenţiometrului şi tensiunea de ieşire, când acesta este alimentat la o tensiune continuă stabilizată, depind numai de unghiul de rotaţie α .

II) Traductoare inductive de deplasare

Clasificare:

traductoare inductive cu întrefier variabil (cu armătură mobilă - utilizate în cazul deplasărilor liniare mici (sub 2 mm )

traductoare inductive diferenţiale cu întrefier variabil - în cazul unor deplasări între 2 mm şi 4 mm

traductoare inductive diferenţiale cu miez magnetic mobil - pentru deplasări de ordinul centimetrilor

Funcţionare: Componentele mobile ale traductoarelor inductive (armătura mobilă, respectiv miezul magnetic mobil) sunt solidare cu subansamblul a cărui deplasare trebuie determinată, astfel că, prin modificarea distanţei x dintre armătura mobilă şi armătura fixă, respectiv deplasarea miezului magnetic mobil în bobina cilindrică, se modifică practic inductanţa bobinei deci curentul absorbit de solenoid, respectiv de bobina cilindrică. Astfel, curentul indicat de ampermetru este direct proporţional cu deplasarea.

Traductor inductiv cu armătură mobilă Traductor inductiv cu(pentru deplasări mici, de ordinul miez mobil

zecimilor de milimetru) (pentru deplasări mari)

Pentru reducerea perturbaţiilor de natură electromagnetică, întreg ansamblul se ecranează.

III) Traductoare capacitive de deplasare

Se deosebesc trei categorii de traductoare capacitive de deplasare după relaţia capacităţii electrice a unui condensator:

Prin deplasarea dielectricului sau a unei armături (solidare cu dispozitivul a cărui deplasare se măsoară) se produce variaţia unuia din cei trei parametri (ε, S, d), variaţie ce duce la modificarea capacităţii condensatorului, mai uşor măsurabilă.

2

d

SC

.

x

S

ε

ε0d

+

–

x

εε0d

–

S +

x

Sε0d

+

–

x

Sε0

+

–

traductoare cu suprafaţă variabilă

traductoare cu distanţă variabilă

traductoare cu dielectric variabilsau

Sensibilitatea traductoarelor e dată de relaţia: d

CS

Toate traductoarele capacitive funcţionează în curent alternativ, la o frecvenţă de cel puţin 1 kHz.

Se utilizează frecvent pentru măsurări de deplasări rapide (metoda compensării) sau prin montarea în punte a două traductoare identice, unde numai unul dintre traductoare este acţionat de mărimea neelectrică măsurată sau controlată.

Armăturile se confecţionează dintr-un material special numit invar, pentru înlăturarea erorilor datorate variaţiilor de temperatură.

Traductoare de forţă şi cupluri

Pentru măsurarea forţei se pot folosi fie traductoare specifice, fie traductoare de deplasare care captează forţa şi o transformă într-o deplasare.

Sunt traductoare elastice care se bazează pe modificarea reversibilă a formei unei structuri de bază (bară, inel) sub acţiunea forţei aplicate: măsurând lungirea sau contracţia structurii respective, se obţin informaţii despre mărimea forţei care a determinat-o.

Odată cu modificările de natură mecanică (lungime l, secţiune S sau rezistivitate electrică ) ale unui corp metalic sau semiconductor, supus unei forţe, are loc şi o modificare a rezistivităţii acestuia – efectul tensorezistiv, a cărui aplicaţie o reprezintă timbrele tensorezistive.

Acestea sunt realizate dintr-un fir conductor dispus în zig-zag sau dintr-o folie conductoare foarte subţire ce se depune pe un suport izolator şi se lipeşte pe piesa solicitată. Suportul izolator şi adezivul pentru lipire sunt materiale elastice şi foarte durabile.

Caracteristica de transfer a unui timbru metalic

Un timbru tensometric are rezistenţa nominală între 100 şi 500 Ω şi poate măsura deformaţii de la câţiva milimetri până la câţiva centimetri.

Traductoare de presiune

Presiunea se defineşte prin relaţia:

Principiul de funcţionare al traductoarelor de presiune constă în convertirea unei presiuni într-o deplasare liniară care este convertită apoi într-o variaţie de tensiune cu ajutorul unui montaj potenţiometric sau cu o punte de măsură.

În funcţie de domeniul presiunilor de măsurat, elementele sensibile ale acestor traductoare diferă.

3

suport izolator

fir (folie)

terminal Δl

ΔF

S

Fp

Elementele sensibile ale traductoarelor de presiune pot fi:

membrane elastice tuburi elastice pistoane cu resort

Au o sensibilitate relativ redusă, precizia lor fiind influenţată de vibraţii şi şocuri, temperatură, umiditate, existenţa derivei de zero etc.

Pentru presiuni foarte mari (sute sau mii de daN/cm2) se folosesc traductoare de presiune speciale, la care elementul sensibil este executat de obicei din oţel inoxidabil şi care, sub acţiunea unei presiuni, este supus unei dilatări. Acest lucru va duce la variaţia lungimii unui fir rezistiv bobinat, adică la variaţia rezistenţei electrice a acestuia.

4

p c

c p

a

.

Silfoane

pc

Membrană Tub Bourdon

p

a

.b

.c.

Pistoane cu resort

p