INTRODUCERE Disciplina de Senzori i Traductoare ofer studenilor, de la profilurile

electrice, cunotinele necesare nelegerii principiilor de funcionare i modului de realizare constructiv pentru cele mai utilizate traductoare n cadrul sistemelor de reglare (sau conducere) a proceselor industriale.

Uurina asimilrii coninutului acestui curs, completat cu lucrrile practice de laborator, este condiionat de pregtirea anterioar a studenilor la disciplinele: Fizic, Bazele Electrotehnicii, Msurri Electrice i Electronic.

ntruct aceast disciplin (Senzori i Traductoare) este precedat i logic conectat de Msurrile Electrice, n cele ce urmeaz se vor reaminti cteva noiuni generale referitoare la:

Procesul de msurare Importana msurrilor n tehnic Unitile de msur.

a) Procesul de msurare

A msura nseamn a compara o mrime necunoscut (X) cu o alta de

aceeai natur (x) luat drept unitate, dup relaia:

X = mx (i .1) n care m reprezint valoarea mrimii necunoscute (X). Aceast comparare este efectuat, de regul, de ctre un aparat de msur ce are memorat unitatea de msur, n interior, pe scara gradat.

Mrimea de msurat (X) se mai numete i msurand. Indicaia aparatului de msur (valoarea m) este perceput de ctre un

operator (uman sau automat), iar acest rezultat al msurrii este transmis mai departe pentru a fi utilizat n practic (fig. i .1).

Schema bloc din figura i.1 sugereaz c procesul de msurare poate fi considerat ca o interfa ntre obiectul de msur i domeniul de utilizare a rezultatului msurrii (control, verificare experimental a unei teorii etc).

Din cauza imperfeciunii aparatului de msurat (AM) i a operatorului, precum i datorit prezenei unor factori perturbatori (FP), rezultatul msurrii

Introducere

2

este ntotdeauna afectat de o eroare, iar nivelul acesteia definete calitatea de baz a unei msurri: precizia; cu ct eroarea este mai mic, cu att precizia este mai bun. Rezultatul unei msurri nu prezint nici o importan practic dac nu se cunoate i precizia acestuia.

Pentru micorarea erorilor i deci creterea preciziei de msurare, trebuie, n primul rnd, eliminai sau meninui la nivele constante, controlabile, toi factorii perturbatori (FP) cum sunt factorii de clim (temperatura, umiditatea, presiunea), cmpurile electrice, magnetice i electromagnetice.

n afar de acestea mai trebuie precizate i condiiile tehnice de definire a mrimii X. De exemplu, dac la msurarea pierderilor n fier rezult 2W/kg aceast cifr nu este concludent dac nu se specific i valoarea induciei magnetice, respectiv frecvena la care au fost msurate.

Ca regul general se recomand ca obiectele s fie msurate n condiiile lor normale de lucru, sau ct mai apropiate de acestea.

Cu privire la aparatul de msur i la operator este necesar s se observe urmtoarele:

Aparatul de msur (AM) trebuie s fie ct mai adecvat scopului urmrit,

iar o alegere judicioas cere cunoaterea performanelor i limitelor aparatului respectiv n condiiile reale de lucru. Principalul parametru de calitate al unui AM este precizia; aceast precizie trebuie verificat, de regul, naintea operaiei de msurare, mai ales cnd se fac msurri de mare rspundere, fr a acorda credit sut la sut indicaiilor din prospectul aparatului.

Operatorul uman. Cel mai solicitat sim al acestuia este vzul, iar n

cazul msurtorilor acustice se adaug i auzul. n legtur cu aceste dou simuri se cunosc urmtoarele:

-Exist un prag minim de sensibilitate sub care dou stri vecine nu mai pot fi deosebite una de alta, prag care definete rezoluia operatorului;

-Senzaia depinde logaritmic de excitaie (legea Webwe-Fechner). Pentru a ine seama de aceast particularitate, unele aparate de msur utilizate n electroacustic i n telecomunicaii au scar logaritmic, gradat n decibeli (dB);

-Acuitatea vizual i cea acustic se mbuntesc prin antrenament; -Att acuitatea vizual ct i cea acustic scad rapid la creterea gradului de oboseal.

n cazul utilizrii operatorului automat este necesar ca aparatul de

msur s poat vorbi n limbajul acestuia. De exemplu, dac operatorul este un calculator de proces, aparatul trebuie s furnizeze informaia n codul acestuia. n figura i.2-a este dat schema de principiu a unui lan de msur.

Introducere

3

Figura i .2

Observaii :

1. Cnd msurandul este o mrimne neelectric (de exemplu, temperatura), ntre OM i AM se interpune un dispozitiv care s-l converteasc ntr-o mrime electric X (de exemplu, o tensiune); un asemenea dispozitiv (termocuplu n cazul citat) se numete traductor (figura i.2-a).

2. In cazul mrimilor neelectrice este necesar, adesea, nu numai msurarea ci i reglarea mrimii respective cum ar fi, de exemplu, msurarea i reglarea temperaturii ntr-un cuptor de tratamente termice. n acest caz, n schema de msurare (figura i.2-b) apare, n plus, un organ de decizie i aciune (regulator automat de temperatur n cazul citat).

b) Importana msurrilor n tiin i tehnic Baza oricrei inginerii este proiectarea, iar proiectarea se sprijin pe date

obinute prin operaii de msurare. Att n tiin, ct i n tehnic informaiile necesare sunt obinute, n principal, prin msurri.

nc la finele secolului trecut, W.Thomson arta c: Istoria fizicii este n esen istoria evoluiei mijloacelor de msur deoarece un fenomen fizic nu poate fi neles i utilizat n practic pn nu e msurat. Fizica este tiina care msoar realitatea.

n prezent, trim ntr-o lume a msurtorilor; n nici un domeniu al activitilor umane (tiin, cercetare, producie) nu se poate progresa fr operaii de msurare. Dintre tiinele tehnice, electronica este cea mai dependent de tehnica msurrilor. n acelai timp, evoluia remarcabil a aparatelor de msur electronice se datoreaz progreselor realizate n domeniul dispozitivelor i circuitelor electronice, a tehnicilor numerice de condiionare i prelucrare a semnalelor. AM electronice s-au rspndit att de mult n toate sferele de activitate, nct azi nu e posibil ca cineva s pretind c are o cultur

Introducere

4

tehnic general fr a cunoate ct de ct instrumentaia electronic de baz. n fine, afirmaia lui G.Keinath (specialistul care a dominat scena metrologic electric ntre anii 1930-1950): Mehr messen, mehr wissen (msurm mai mult, tim mai mult) pledeaz suficient de convingtor n aceast direcie.

c) Uniti de msur Dup cum rezult din (i.1), pentru efectuarea unei operaii de msurare

este necesar i o unitate de msur. Odat cu creterea numrului mrimilor de msurat a aprut cerina stabilirii unui grup de uniti care s permit msurarea tuturor mrimilor fizice cunoscute. Un asemenea grup se numete sistem de uniti.

n trecutul fizicii au fost elaborate i folosite mai multe sisteme de uniti: CGS electrostatic, CGS electromagnetic i MIKSA. Aceasta din urm are la baz sistemul metric (metru, kilogram, secund) adoptat n Frana nc din anul 1795 i a fost completat de ctre italianul Giorgi, n anul 1936, cu o a patra unitate amperul. Tot Giorgi a propus i numele de MSKA (metru, secund, kilogram, amper) pentru acest sistem de uniti.

n prezent tinde s se generalizeze n ntreaga lume, sistemul internaional de uniti SI. Acesta provine din MKSA raionalizat, la care au fost adaugate pe parcurs i alte trei uniti: gradul Kelvin (K) pentru temperatur, candela (cd) pentru intensitate luminoas i molul (mol) pentru cantitatea de substan. Pe plan internaional SI a fost adoptat n anul 1954, iar la noi n ar a fost legiferat n anul 1961, dat la care a devenit obligatoriu. Totui, alturi de unitile SI, att la noi ct i n alte ri se mai utilizeaz i uniti din afara sistemului SI, denumite uniti tolerate (grad Celsius, Gauss, Oerstedt etc.)

Uniti fundamentale (SI) Cele apte uniti ale SI menionate mai nainte se numesc uniti

fundamentale pentru c sunt stabilite independent una de alta, iar celelalte uniti deduse din primele, pe baza unor relaii cunoscute, se numesc uniti derivate.

Unitile fundamentale au urmtoarele definiii: 1. Metrul (m) reprezint distana parcurs de lumin n vid, timp de

1/299792458 s (aprox. 3,3 ns). Aceast definiie (care presupune viteza luminii n vid =299792458 m/s i nu 3 108 m/s) a fost adoptat n anul 1983 i nlocuiete pe cea bazat pe radiaia atomului de kripton 86 (mai puin precis), adoptat n anul 1960. Pn atunci metrul era definit pe baza prototipului de platin iridat, adoptat n anul 1889 de ctre Conferina General de Msuri i Greuti (CGPM)3 i pstrat la Biroul Internaional de Msuri i Greuti (BIPM)4 de la Svres Paris; lungimea prototipului a fost stabilit ca fiind a zecea milioana parte din sfertul meridianului terestru.

Introducere

5

2. Kilogramul (kg) reprezint masa kilogramului internaional prototip din platin iridiat adoptat n anul 1889 de ctre CGM i pstrat la BIMG Svres.

3. Secunda (s) reprezint durata a 9192631770 perioade ale radiaiei corespunztoare tranziiei ntre cele dou nivele de energie hiperfine ale strii fundamentale a atomului de cesiu 133. Aceast definiie a fost adoptat n anul 1967 la cea de-a 13-a CGMG. Pn atunci s-a folosit secunda definit pe baza anului tropic 1900 (a se vedea i 2.5.3).

4. Amperul reprezint intensitatea unui curent electric constant care, meninut n dou conductoare paralele, rectilinii, cu lungimea infinit, aezate n vid la o distan de 1 m unul de altul, ar produce ntre aceste conductoare o for de 2 . 10-7 N/m (0,2 N/m). Aceast definiie a fost adoptat de ctre CGM n anul 1948. Pn atunci s-a folosit amperul definit pe baza fenomenului de electroliz: cantitatea de electricitate necesar depunerii a 0,118 mg de argint timp de o secund.

5. Kelvinul (K) sau gradul Kelvin este unitatea de temperatur termodinamic i reprezint 1/273,16 din temperatura termodinamic a punctului triplu al apei. A fost adoptat n anul 1967. Pn atunci, ca unitate de msur a temperaturii s-a folosit gradul Celsius (oC), unitate utilizat i n prezent.

ntre acestea dou exist relaia: T(K) = 273,16 + temperatura n oC. 6. Candela (cd) reprezint intensitatea luminoas ntr-o direcie dat, a

unei surse care emite o radiaie monocromatic cu frecvena de 5,4 .1014 Hz (lungimea de und 555 nm) i a crei intensitate energetic n aceast direcie este IR = 1/683 W/sr (=1,46 mW/sr). Aceast definiie (radiometric) a fost adoptat n anul 1979. Pn atunci s-a folosit definiia fotometric (bazat pe corpul negru), mai dificil de materializat n practic dect prima.

7. Molul (mol) reprezint cantitatea de substan a unui sistem care conine attea entiti elementare (atomi, molecule, ioni etc.) ci atomi exist n 0,012 kg de carbon 12 (6,02.1023 atomi); de exemplu, ntr-un mol de ap exist 6,02.1023 molecule. Aceast unitate se utilizeaz n Chimie i n Fizica molecular.

Uniti derivate Unitile SI derivate, mai des utilizate n electronic, mpreun cu

mrimile respective sunt date n tabelul T.1. Acestea au urmtoarele definiii: Coulombul (C) este cantitatea de electricitate transportat de un curent de

1 A ntr-o secund. Voltul (V) este diferena de potenial ce se stabilete ntre dou puncte ale

unui fir parcurs de ctre un curent constant de 1 A, cnd puterea disipat ntre aceste dou puncte este egal cu 1 W.

Introducere

6

Voltul pe metru (V/m) reprezint gradientul de potenial electric, care arat c n acel cmp electric uniform, ntre dou puncte ale spaiului respectiv aflate la 1 m distan unul de altul exist o diferen de potenial de 1 V.

Ohmul () reprezint rezistena electric existent ntre dou puncte ale unui fir conductor cnd o diferen de potenial de 1V aplicat ntre aceste dou puncte face s circule prin acel conductor un curent de 1 A, conductorul respectiv nefiind sediul nici unei tensiuni electromotoare.

Faradul (F) este capacitatea unui condensator electric ntre armturile cruia apare tensiunea de 1V cnd este ncrcat cu 1 C.

Amperspira (A) este tensiunea magnetomotoare produs de un curent cu intensitatea de 1 A la parcurgerea unei singure spire, ntr-un circuit magnetic nchis. Tabelul 1.1

Mrime Unitate de msur

Nr.crt. Denumire Simbol Ecuaie de definiie

Denumire Simbol Dimensiune

1 Putere P P=UI Watt W VA

2 Cantitate de electricitate

Q Q=It Coulomb C As

3 Tensiune electric U U=P/I Volt V V

4 Intensitate cmp

electric E E=U Volt /metru V/m V/m

5 Rezisten R R=U/I Ohm 6 Capacitate C C=Q/I Farad F s/

7 Tensiune

magnetomotoare - F= nI

Amper (amper spir)

Asp A

8 Intensitate cmp

magnetic H H=I/2l Amper/metru A/m A/m

9 Flux magnetic E=d/dt Weber Wb Vs 10 Inductivitate L L=/I Henry H s 11 Inducie magnetic B B=/S Tesla T Vs/m2 12 Frecven f f=1/T Hertz Hz s-1 13 Flux luminos =I/ Lumen lm cd-1 14 Iluminare E E=/A Lux lx lm/m2

15 Strlucire

(Luminan) B B=I/A candela/m2 cd/m2 cd/m2

16 Energie W W=Pt Watt or Wh5 VAs 17 For F F= ma Newton N Kgms

-2

Amperul/metru (A/m) reprezint tensiunea magnetomotoare pe unitatea

de lungime ntr-un cmp magnetic uniform (1A/m = 4.10-3 Oe). Weberul (Wb) este fluxul de inducie magnetic, care traversnd o

singur spir, induce n aceast spir o t.e.m. de 1 V cnd fluxul respectiv

Introducere

7

descrete uniform la zero n timp de o secund. Weberul/m2 = Tesla (T) este unitatea pentru inducie magnetic.

Henry-ul (H) este inductivitatea unui circuit electric nchis n care la o variaie uniform a curentului, cu viteza de 1 A/s se produce (n acea spir) o t.e.m. de 1 V.

Fluxul luminos () reprezint energia luminoas radiat total de un izvor luminos ntr-un unghi solid , cu vrful n izvorul respectiv ( = 4 steradiani). Ecuaia de definiie: = I/; unitatea de msur: lumen (lm).

Luminana (B) este raportul dintre intensitatea luminoas a unei surse de lumin i o suprafa perpendicular pe raza acestei surse. Unitatea: candela/m2 (cd/m2).

Observaie:

- n ultima coloan a tabelului T.1 sunt trecute dimensiunile (relative) ale unitilor menionate. Aceste dimensiuni sunt utile la verificarea rapid a corectitudinii relaiilor de calcul n care intr astfel de mrimi. O asemenea verificare se numete analiz dimensional. Uniti SI auxiliare n aceast clas sunt incluse dou uniti geometrice: radianul i steradianul. 1. Radianul (rad) este unghiul plan cuprins ntre dou raze care intercepteaz pe circumferina unui cerc un arc de lungime egal cu cea a razei. 2. Steradianul (sr) este unghiul solid care, avnd vrful n centrul unei sfere, delimiteaz pe suprafaa acestei sfere o arie egal cu cea a unui ptrat a crui latur este egal cu raza sferei.

Deosebirile dintre traductor i aparatul de msurat Prin aparat de msurat se nelege acel dispozitiv care stabilete o dependen ntre mrimea de msurat i o alt mrime ce poate fi perceput nemijlocit cu ajutorul organelelor de sim umane, ntr-o manier care permite determinarea valorii mrimii necunoscute n raport cu o anumit unitate de msur. n cazul SRA conducerea procesului fcndu-se fr participarea direct a operatorului uman, mijloacele prin care se realizeaz operaia de msurare se numesc traductoare. Traductorul (definit n sensul atribuit de automatic) este un dispozitiv de automatizare care stabilete o coresponden ntre mrimea de msurat (ce poate fi de orice natur sau domeniu de variaie) i o mrime de natur dat, avnd un domeniu de variaie calibrat, mrime ce este recepionat i prelucrat de ctre echipamentele de conducere (regulatoare i calculatoare de proces).

Introducere

8

Noiunea de traductor se poate extinde pentru definirea unor elemente cu funciuni similare care intr n structura unor lanuri de msurare complexe, utilizate n scopuri de cercetare, sau laboratoare metrologice . Observaii: Fcnd paralelismul funcional ntre aparatele de msurat i traductoare, se observ o serie de deosebiri prin faptul c traductorul este un element component al SRA. Informaia furnizat de traductor nu se adreseaz unui operator uman, ci unui echipament de conducere sau reglare automat. Deosebirile dintre traductor i aparatul de msurat rezid mai ales n natura caracteristicilor statice i dinamice. Din punct de vedere al caracteristicilor, traductoarelor li se impun urmtoarele cerine:

a) Relaie de dependen liniar ntre intrare i ieire (I - E). b) Dinamic proprie care s nu influeneze n mod esenial comportarea

SRA. Aceste cerine reprezint restricii severe n construcia traductoarelor.

- Dac pentru un aparat de msur relaia de dependen I-E poate fi neliniar, n acest caz scara aparatului gradndu-se neliniar, n cazul traductorului dependena I-E este impus strict liniar, adic, eroarea de neliniaritate admis este foarte redus. Toate operaiile de conducere a procesului se bazeaz pe aceast proprietate. n ceea ce privete, dinamica proprie, este necesar ca informaia furnizat de traductor ctre echipamentul de conducere s ajung la aceasta fr ntrziere, pentru ca deciziile de conducere s fie oportune.

Rezult c dinamica proprie a traductorului trebuie s fie rapid, nct programarea informaiei prin traductor (ntre I i E) s se fac cu ntrzieri minime (neglijabile) n raport cu dinamica procesului condus.

Se observ (deduce) c traductoarele trebuie s mbine cerinele de liniaritate i vitez de rspuns cu performanele metrologice privind precizia, similare cu cele ale aparatelor de msur sau chiar mai ridicate, innd seama c posibilitile de discriminare ale SRA sunt superioare fa de cele oferite de operatorul uman.

Toate consideraiile implic i necesitatea unei fiabiliti sporite n raport cu aparatele de msurat, datorit faptului c o indicaie greit dat de un aparat de msurat poate fi uor sesizat i interpretat de ctre operator, pe cnd detectarea unor valori eronate furnizate de traductoare este mult mai dificil n cazul unui SRA.

Introducere

9

Poziia traductoarelor n cadrul S.R.A. Se consider schema structural, a unui sistem monovariabil de reglare automat, prezentat n figura i.3.

Fig. i.3 Schema de principiu a unui SRA monovariabil

ntruct semnificaia i rolul elementelor ce compun aceast schem sunt

cunoscute de la disciplina Bazele Sistemelor Automate, aici trebuie observat numai faptul c traductorul este plasat pe calea de reacie, avnd la intrare mrimea reglat (y), pe care o convertete (o traduce) n mrime de reacie (yr ). Mrimea de reacie, nsumat cu referina (r), determin eroarea de reglare () conform relaiei:

)t(y)t(r)t( r= (i.2) n cazul unui sistem multivariabil de reglare i/sau conducere automat schema de principiu este de tipul celei din figura i.4.

Fig. i.4Sistem de conducere automat a unui proces multivariabil Semnificaia notaiilor din figura i.4 este: Tr traductoare; EE element de execuie; SI-I sistem de interfa a intrrilor; SI-E sistem de interfa a ieirilor; SIA sistem de interfa pentru mrimi analogice; SIN sistem de interfa pentru mrimi numerice; C.P. calculator

Introducere

10

de proces; C.O. - -consola operator; C.U. calculator universal; P.G. periferice generale. Din cele dou scheme se constat c traductoarele (Tr) sunt situate pe calea informaional avnd sensul de transmitere de la proces ctre sistemul de conducere, iar EE sunt plasate pe calea de transmitere a comenzilor de la sistemul de conducere ctre proces. Cuplarea traductoarelor cu procesul se poate realiza n diverse moduri: mecanic, termic, electric etc, n raport cu natura fenomenelor purttoare de informaie referitoare la mrimea de msurat. Datorit unor avantaje bine cunoscute, majoritatea echipamentelor de automatizare sunt electrice sau electronice, i numai n cazuri speciale pneumatice (medii cu pericole de explozii sau incendii). Ca urmare, semnale de ieire ale traductoarelor sunt de natur electric (tensiune, cureni) sau pneumatic (aer instrumental).

Semnalele de ieire ale traductoarelor, indiferent de natura lor electric sau pneumatic, au domenii de variaie fixate. n acest mod se creaz posibilitatea utilizrii de echipamente tipizate,

realizndu-se aa-numitele sisteme unificate de aparate pentru automatizare. Prin sistem unificat de echipamente pentru automatizare se nelege ansamblul

aparatelor i dispozitivelor realizate dup un principiu constructiv unic, ce utilizeaz un semnal unificat. Sistemele unificate de echipamente pentru automatizri, n care sunt incluse i traductoarele, asigur avantaje tehnico-economice legate de producerea n serii mari, modularizarea, tipizarea i interconectarea rapid a diferitelor componente, ceea ce contribuie la reducerea costurilor de ntreinere i depanare. ntruct traductoarele sau unele componente ale acestora sunt montate

direct n instalaiile n care se desfoar procesul, este necesar ca acestea s funcioneze corect, n condiii foarte dificile: umiditate, medii corozive sau uneori la temperaturi ridicate sau la presiuni foarte mari. Asigurarea unei funcionri corecte n asemenea condiii dificile impune o

atenie deosebit la realizarea constructiv a traductoarelor.

Structura general a unui traductor Realizarea funciilor (menionate) de ctre traductor astfel nct semnalul obinut la ieirea acestuia s reprezinte valoric mrimea msurat, sub form accesibil dispozitivelor de automatizare, implic o serie de operaii de conversie nsoite totodat i de transformri energetice bazate fie pe energia asociat mrimii preluate din proces, fie pe cea furnizat de sursele auxiliare. Schema structural a unui traductor este prezentat n figura i.5.

Introducere

11

Fig. i.5- Structura general a unui traductor

Semnificaia blocurilor funcionale este urmtoarea: D ES (element sensibil), sau detector; ET = element de transmitere (de transfer); A AD este adaptorul; SEA este sursa de energie auxiliar. Mrimea de msurat x este aplicat la intrarea traductorului, reprezentnd parametrul reglat (temperatur, debit, presiune, turaie, nivel, vitaz, for etc). Mrimea de ieire y reprezint valoarea mrimii msurate, exprimat sub form de semnal analogic (curent, tensiune sau presiune). a) Detectorul (D) numit i element sensibil, senzor sau captor este elementul specific pentru detectarea mrimii fizice pe care traductorul trebuie s o msoare.

n mediul n care trebuie s funcioneze traductorul, n afara mrimii x, exist i alte mrimii fizice. Detectorul trebuie s aib calitatea de a sesiza numai variaiile mrimii x, fr ca informaiile pe care acesta le furnizeaz s fie afectate de celelalte mrimi din mediul respectiv (din proces).

n urma interaciunii dintre mrimea de msurat i detector are loc o modificare de stare a acestuia, care, fiind o consecin a unor legi fizice cunoscute teoretic sau experimental, conine informaia necesar determinrii valorii mrimii de msurat.

Modificarea de stare presupune un consum energetic preluat de la proces. n funcie de fenomenele fizice pe care se bazeaz detecia i de puterea asociat mrimii de intrare, modificarea de stare se poate manifesta sub forma unui semnal la ieirea elementului sensibil. (Exemplu: Tensiunea electromotoare generat la bornele unui termocuplu n funcie de temperatur.) n alte situaii modificarea de stare are ca efect modificarea unor parametrii de material a cror evideniere se face utiliznd o energie de activare de la o surs auxiliar (SEA). Indiferent cum se face modificarea de stare a detectorului (D), informaia furnizat de acesta nu poate fi folosit ca atare, necesitnd prelucrri ulterioare prin (ET) i (A). b) Adaptorul (A) are rolul de a modifica (adapta) informaia obinut la ieirea detectorului (D) la cerinele impuse de aparatura de automatizare, care o utilizeaz, adic s o converteasc sub forma impus pentru semnalul de ieire y.

Introducere

12

Particularitile semnificative ale adaptorului

La partea de intrare, adaptorul se caracterizeaz printr-o mare diversificare constructiv pentru a putea prelua variatele forme sub care pot s apar modificrile de stare ale diferitelor elemente sensibile (ES). Pe parte de ieire, adaptoarele cuprind de regul (la echipamentele

standardizate) elemente comune necesare generrii semnalelor unificate, care nu depind de tipul sau domeniul de variaie al mrimii de intrare. Funciile realizate de adaptor sunt complexe, ele incluznd i adaptarea de nivel, putere (sau impedan) cu referire la semnalul de ieire, n raport cu dispozitivele de automatizare. Adaptorul asigur conversia variaiilor de stare ale ES n semnale calibrate la ieire, ce reprezint (la o alt scar) valoarea mrimii de intrare. Deci, adaptorul (AD) realizeaz operaia specific msurrii, adic comparaia cu unitatea de msur adoptat. Modalitile practice de efectuare a comparaiei sunt diverse i acestea difereniaz tipurile de adaptoare (determin diferenieri structurale ale adaptoarelor). Astfel, comparaia poate fi simultan cnd se compar permanent o mrime etalon cu mrimea de intrare. De cele mai multe ori comparaia este succesiv (nesimultan) cnd mrimea etalon este aplicat numai iniial pentru calibrare (fiind memorat) iar mrimea de msurat se aplic permanent. n acest caz valoarea memorat a mrimii etalon se compar succesiv cu valorile mrimii de intrare (care variaz). n funcie de legile fizicii pe care se bazeaz detecia realizat de (ES) operaia de msurare n cadrul adaptorului presupune posibilitatea efecturii unor operaii de calcul liniare ( amplificare, atenuare, sumare, integrare, difereniere) sau neliniare ( produs, ridicare la putere, radical, logaritmare etc) ct i realizarea unor funcii intenionat neliniare introduse pentru compensarea neliniaritilor inerente unor componente astfel nct la ieirea adaptorului dependena (I-E) s rezulte liniar. n funcie de elementele constructive, impuse de natura semnalelor de ieire, adaptoarele sunt de dou feluri:

Adaptoare electrice (electronice); Adaptoare pneumatice.

n raport cu forma de variaie a semnalelor de ieire, adaptoarele pot fi: a)- Analogice; b)- Numerice.

Semnalele analogice se caracterizeaz prin variaii continue ale unui

parametru caracteristic i sunt, de regul, semnale unificate.

Introducere

13

Prin semnal unificat se nelege adoptarea ca semnal a aceleiai mrimi fizice, cu acelai domeniu de variaie, indiferent de locul unde este plasat elementul de automatizare ntr-un SRA.

Frecvent utilizate sunt urmtoarele semnale unificate: 1) Curentul continuu (n cazul sistemelor de reglare a proceselor lent

variabile) cu domeniul de variaie: Icc[ 2 10] mA , sau Icc[4 20] mA

2) Tensiunea continu (n cazul sistemelor de reglare a proceselor rapide), cu domeniul de variaie:

Vcc[0 10] V; sau Vcc[-10 +10] V; 3) Presiunea aerului instrumental (aer fr impuriti i cu umiditate

minim standardizat) produs n instalaii speciale: p [0,2 1] daN/cm2 sau: p [0,2 1] bar.

Semnalele numerice, generate la ieirea traductoarelor numerice i

utilizate n SRAN, se caracterizeaz prin variaii discrete care permit reprezentarea ntr-un anumit cod a unui numr de valori din domeniul de variaie a semnalului analogic de la intrarea traductorului. Cele mai utilizate coduri (cu nivele compatibile TTL) sunt:

binar - natural, cu 8, 10, 12, 16, 32 bii (uneori 64 bii); binar codificat zecimal cu 2, 3 sau 4 decade.

Observaii:

a) Utilizarea unui traductor este precedat de operaia de calibrare iniial prin care intervalul de variaie al semnalului analogic de la ieirea traductorului (adaptorului) se asociaz domeniului necesar al mrimii de intrare n traductor i n consecin, fiecrui nivel de semnal la ieire i corespunde o valoare bine precizat a mrimii de intrare (a mrimii traduse) prin legea de dependen liniar a mrimii msurate. b) Particularitile referitoare la aspectele tehnologice sau economice impun i prezena unor elemente auxiliare.

Exemplu: n msurarea temperaturilor nalte, elementul sensibil (ES) nu poate fi plasat n aceeai unitate constructiv cu adaptorul. Deci, este necesar un element de legtur ntre ES i A (adaptor). Aceste elemente, (ET) de transmisie, realizeaz legturi electrice, mecanice, optice etc ntre ES i A.

Dac mrimea generat de ES este neadecvat pentru transmisie (cazul transmisiilor la mare distan) atunci ET conine i elemente de conversie potrivit cerinelor impuse de canalele de transmisie.

c) n categoria elementelor auxiliare intr i sursele de energie auxiliar, care ajut la conversia semnalelor din ES i A, atunci cnd aceste conversii nu se pot obine utiliznd puterea asociat mrimii de msurat, sau cnd aceste conversii (cu energie proprie luat de la semnalul de msurat) introduc dificulti n realizarea performanelor cerute semnalului de ieire din traductor.