Lucrare de Licenta TUDOR GEORGE

8/9/2019 Lucrare de Licenta TUDOR GEORGE

1/58

Universitatea din PiteştiFacultatea de Electronică Comunicaţii şi Calculatoare

Specializarea: Electromecanică

SISTEM DE MSU! SI C"#T!"$ UMIDITTII

Indrumator: %solvent:S&$& Dr& In'& le(andru Ma'dalena Tudor Mi)ail *eor'e

Anul universitar 2012-2013

CUP!I#S

1


2/58

Capitolul I&

No iuni generale..............................................................................................pag.3ț

1. Traductoare de umiditate..............................................................................pag.3

1.1 Traductoare de umiditate cu oscilator cu cuar ..........................................pag.4ț

1.2 Traductoare de umiditate cu senzori macromoleculari ..............................pag.8

1.3 Clasificarea senzorilor.................................................................................pag.12

1.4 Caracteristicile metrologice ale traductoarelor.............................................pag.13

1. Caracteristicile i performan ele traductoarelor...........................................pag.1!ș ț

1.! Traductor psi"rometric.................................................................................pag.32

1.# Traductor umidometric rezistiv....................................................................pag.3

1.8 Traductor umidometric capacitiv..................................................................pag.3

1.$ %&surarea con inutului de umiditate al gazelor.............................................pag.3$ț

Capitolul II&

2 'roiectarea la nivel de sc"em& (loc .....................................................................pag.402.1 Caracteristicile electrice.....................................................................................pag.41

2.2 )enzori i traductoare pentru temperatur&...........................................................pag.4!ș

2.3 )tructura general& a sistemelor de m&surat cu senzori cu fi(re optice ...............pag.48

Capitolul III

3. 'roiectare la nivel de sc"em& electric& a sistemului de m&sur& i control aș

umidit& ii.....................................................................................................................pag.4$ț

Capitolul I+

4. 'rezentarea datelor e*perimentale............................................................................pag.1

Capitolul +

. Concluzii......................................................................................................................pag.!

.1 Ane*e..........................................................................................................................pag.!

Capitolul +I

2


3/58

!. +i(liografie....................................................................................................................pag.8

CP ,&T!DUCT"!E DE UMIDITTE

Traductorul efectueaz& transformarea analogic& sau digital& a m&rimii de m&surat intr-om&rime fizic& de aceea i natur& sau de natur& diferit&, avand calitatea important& de a fi u orș șm&sura(il&.atorit& avantaelor care le caracterizeaz&, traductoarele electrice s-au dezvoltatconsidera(il, fiind traductoarele care convertesc m&rimea de intrare intr-o m&rime de ie ire deșnatur& electric&.

/n foarte multe instalaii se folosete cu mult& eficient& familia traductoarelor de umiditate.Acestea sunt dispozitive care fie c& sesizeaz& prezen a sau lips& umidit&ii fie c& m&soar&țcantitativ valoarea acesteia. Att intr-un caz ct i in cel&lalt traductorul poate semnaliza optic saușacustic dep&irea unui prag sau poate ac ion& asupra unor regulatoare care in final s& pun& ințfunciune pompe, ro(inete, ecluze, etc.'rincipiul de funcionare al detectorului de umiditate, aflat n structur& traductorului poate fi

diferit. Astfel vom intalni detectoare de tip mecanic, de tip electroc"imic, de tip rezistiv i de tipșcapacitiv.Traductoarele capacitive fac parte din grup& traductoarelor parametrice i au c& principiu deșfuncionare convertirea unei m&rimi neelectrice ntr-o variaie de capacitate.)e realizeaz& din cele

dou& tipuri de condensatoare plan i cilindric.ș

• #"TIU#I *E#E!$E.

Conducerea unui proces presupune cunoa terea unor informa ii ct mai corecte i ct maiș ț școmplete asupra parametrilor m&rimilor fizice ce caracterizeaz& acel proces./n cazul unui procesne-automatizat, condus manual de operator,m&rimile fizice care nu sunt accesi(ile sim urilorțumane sunt m&surate cu aparate de m&surat.'e (az& indica iilor aparatelor,operatorul umanțsupraveg"eaz& procesul i ia decizii corespunz&toare.ș

/n cazul unui proces automatizat, conducerea sistemului se face f&r& interven ia omului, pe (az&ț

informa iilor culese din proces cu autorulț traductoarelor .

• T!DUCT"!E DE UMIDITTE

5miditatea reprezinta continutul de apa dintr-un material soldi,lic"id sau gazos.5miditateamaterialelor lic"ide sau solide se e*prima ca umiditate relativa,iar masurarea ei se realizeaza cuumidimetre.

%asurarea umiditatii gazelor se realizeaza cu "igrometre. 6*ista ma multe tipuri de traductoare de umiditatea si anume-macromoleculari7

3


4/58

-cu oscilatori cu cuart7-cu infrarosu7

Traductoarele pot fi definite ca dispozitive care realizeaz& conversia unor m&rimi fizicetemperatura,deplasare,presiune,for&,etc9 n alte m&rimi fizice,cel mai adesea electrice,sau a unor

m&rimi electrice n alte m&rimi electrice, n scopul m&sur&rii parametrilor acelor m&rimi iinform&rii, repectiv lu&rii unor decizii n consecin&.

• Structura 'enerală a unui traductor&Tipuri de traductoare&

)tructura general& a unui traductor este prezentata in figura de mai os

)tructura general& a unui traductor.

Elementul sensi%il detector,captor,senzor9 este elementul specific pentru detectarea m&rimii fizice pe care traductorul tre(uie s& o m&soare.6l are capacitatea de a elimina sau reduce la miniminfluen ele e*ercitate de alte m&rimi dect cea care se m&soar& i care ac ioneaz& simultan asupraț ș țtraductorului.

Elemente de transmisie sunt elemente au*iliare care realizeaz& cone*iuni electrice,mecanice,

optice sau de alt& natur&, n situa iile n care te"nologiile de realizare a traductorului o impun.ț

daptorul are rolul de a modific& informa ia de la ie irea elementului sensi(il la cerin ele impuseț ș țde aparatur& de automatizare utilizat&. :unc iile realizate de adaptor sunt comple*e,ele incluznd iț șadaptarea de nivel,putere sau impedan &9 cu referire la semnalul de ie ire, n raport cu dispozitiveleț șde automatizare.Adaptorul asigur& conversia varia iilor de stare ale elementului sensi(il n semnalețcali(rate la ie ire, ce reprezint&la o alt& scar&9 valoarea m&rimii de intrare.eci adaptorul realizeaz&șopera ia specific& m&sur&rii,adic& compara ia cu unitatea de m&sur& adoptat&.ț ț

• T!DUCT"! DE UMIDITTE CU "SCI$T"! CU CU!T

4


5/58

/i (azeaz& functionarea pe proprietatea oscilatorului a c&rui frecvent& de rezonant& variaz& cugrosimea i densitatea cuartului.5miditatea aerului conduce la aparitia unei cantit&ti de vapori care se fi*eaz& pe oscilator prinintermediul unei mem(rane de a(sor(tie a umidit&tii depus& pe suprafata cuartului.in punct de vedere constructiv traductorul de umiditate are structura prezentat& ;n figura.

1. T>TAT6 C5 =)C>?AT=< C5 C5A


6/58

/n general traductorul cuprinde @ elementul sensi(il 6)9 sau detectorul @ specific m&rimii m&surate, are rolul de a captam&rimea ce tre(uie m&surat&7

@ adaptorul A9 prelucreaz& i convertete semnalul dat de 6) ntr-o m&rime direct utiliza(il& nsistemul automat.

%&rimea de intrare u de e*emplu presiune, nivel, for& etc.9 este convertit& de c&tre elementulsensi(il 6)9 ntr-o m&rime intermediar& 0 deplasare liniar& sau rotire9, care este transformat&n m&rimea de ieire 1 tensiune electric&, rezisten& electric&, inductan&, capacitate etc.9,aplicat& circuitului de automatizare cu autorul unui adaptor9.

5miditatea reprezint& reprezint& cantitatea de ap& con inut& n aer./n lim(aul comun termenulțde umiditate se refer& n general la umiditatea relativ&.

!


7/58

6*ist& trei moduri de a clasifica umiditatea-umiditatea a(solut&7-umiditatea relativ&7-umiditatea specific&7

• Umiditatea a%solută reprezint& cantitatea de ap& ntr-un anumit volum de aer.

• Umiditatea relativă se define te c& fiind cantitatea de vapori de ap& din aer comparativ cușcantitatea ma*im& de vapori de ap& care ar putea e*ist& n aer la satura ie.Cantitatea dețma*im& de vapori de ap& la satura ie depinde de temperatur&.5miditatea relativ& estețcuprins& ntre 0 i 100B.ș

• Umiditatea speci2ică reprezint& cantitatea de vapori de ap& din aer ntr-un volum de aer dat.

/n figura de mai os este reprezentat& dependen a umidit& ii relative deț țtemperatur&.

ependen a vaporilor de ap& din aer de temperatur&.ț

• Descrierea sistemului proiectat.Controlerul de umiditate i temperatur& are urm&toarele (locuri principaleș

-circuitele de interfa & cu senzorul7ț

-microcontroller-ul cu circuitele aferente7-interfa & cu utilizatorul tastatur& i afi aul97ț ș ș

-driver-ele pentru comand& triacelor7

#


8/58

-surs& de alimentare.

Traductoarele de umiditate sunt de mai multe tipurii

- %acromoleculari7

- Cu oscilator cu cuar 7ț

- Cu infraro u7ș

• Traductor de umiditate cu senzori macromoleculari

/ i (azeaz& funtionarea pe modificarea capacit& ii rezisten ei ca urmare a modific&riiș ț ț permitivit& ii, respective a rezistivit& ii la varia ia umidit& ii.ț ț ț ț

Traductor de umiditate cu in2raro uș &

'rincipiul de func ionare este (azat pe a(sor ia apei de anumite lungimi de und& din spectrulț ținfraro u N>


9/58

3I*!"MET!U

• Psi)ometrul cu aspiratie&

)e compune dintr-un ventilator acionat de un arc sau de un motor electric alimentat de o (aterie,care aspir& aer cu o vitez& constant& 2 mDs9 prin am(ele traductoare de temperatur&.Termometruluscat este e*pus direct aerului.

Termometrul umed este nconurat de gaze meninute umede.

$


10/58

atorit& curentului de aer, o cantitate de ap& se evapor& consumnd o cantitate de c&ldur& luat& dinaer. Temperatura indicat& de termometrul umed va scade i va co(or cu att mai mult cu ct sevaporizeaz& o cantitate mai mare de ap&, adic& cu ct aerul iniial este mai uscat.

iferena de temperatur& ntre termometrul umed i cel uscat se numete diferen& psi"rometric& i

permite determinarea presiunii pariale a vaporilor de ap&.

• T!DUCT"!U$ DE UMIDITTE E!U$UI&

Traductorul realizat incorporeazE un senzor de umiditate capacitiv produs de Falvo. Acestsenzor este un senzor de tip capacitiv alcatuit dintr-o folie dielectrica speciala pe care s-au depus, peam(ele parti, o pelicula su(tire de aur, ntreg ansam(lul fiind ncapsulat intr-o carcasa din masa

plastica perforata. Ansam(lul mai sus amintit se constituie intr-un condensator plan al caruidielectric si modifica constanta dielectrica su( influenta umiditatii mediului am(iant, astfelmodificndu-se capacitatea electrica. >ntroducnd acest condensator ntr-un circuit electric oscilantvariatia capacitatii duce n final la o variatie a frecventei de oscilatie.

%arimile fizice care descriu cantitativ umiditatea sunt

• umiditatea a%soluta - 3a%s - reprezinta cantitatea de apa continuta ntr-un volumdefinit de aer.

• umiditatea de saturatie - 3sat/4 0 - reprezinta cantitatea ma*ima de apa ce poate ficontinuta ntr-un volum definit de aer.

10


11/58

:igura de mai sus prezinta dependenta umiditatii de saturatie Gsat de temperatura H.

• umiditatea relativa - 3rel - reprezinta raportul dintre umiditatea a(soluta si cea desaturatie.

)c"ema electric& de utilizare.

11


12/58

Traductorul realizat m&soar& umiditatea relativ& 0-100B.)c"ema electric& con ine unțamplificator diferen ial realizat cu circuitul ?%308 ce genereaz& la ie ire o tensiune ntre 2,$-ț ș3,$F.

MET"DE DE DETE!MI#!E UMIDITTII&

• Metode directe @ se m&soar& direct masa materialului umed i masa apei coninut& inmaterialul de analizat.

• Metode indirecte @ prin care se m&soar& o alt& m&rime a materialului de analizat carevariaz& cu umiditatea temperatura, rezistena electric&9.

• %iloacele pentru m&surarea umidit&ii se numesc umidometre.• UMID"TESTU$

6ste un aparat care, utiliznd metoda direct& se foloseste pentru determinarea umidit&iin&molurilor de la tratarea i epurarea apelor.

Clasi2icarea senzorilor

)enzori activi sau senzori generatori @ au la (aza principiul de functionare un efect fizic ceasigura conversia directa in energie electrica.>n continuare se prezinta o descriere a acestor efecte fizice, pentru a pune in avidenta modul lor deaplicare

I E2ect termoelectric& 5n circuit format din doua conductoare de natura c"imica diferita, avand onctiunile la temperaturaturile T1 si T2, genereaza o tensiune termoelectrica 6T J )T1 @ T29.

IE2ectul 3all& 5n materiam, in general semiconductor, su( forma de placuta este parcursa de uncurent de intensitate > si introdus in camp magnetic. >n acest caz, va aparea, pe directia

perpendiculara pe planul format de inductia magnetica + si de curentul >, o tensiune electrica 5G JK G>+, constanta Gall K G depinzand de material si de dimensiunile placutei.

IE2ect piezoelectic& Anumiti dielectrici cristalini au proprietatea de a se polariza in urmamodificarilor dimensionale ca urmare a unei forte aplicate.

IE2ectul inductiei electroma'netice& aca un conductor se deplaseaza intr-un camp magnetic deinductie constanta, atunci apare o tensiune electromotoare, proportionala cu viteza de deplasare. easemenea, in cazul unui circuit inc"is aflat intr-un camp magnetic cu inductie varia(ila in timp, seinduce o tensiune electromotoare egala cu viteza de variatie a flu*ului magnetic prin suprafatacircuitului.IE2ectul 2otoelectric& Are la (aza ec"ili(rarea sarcinilor electrice intr-un material su( influentainei radiatii luminoase, cand lungimea de unda este inferioara celei proprii ce caracterizeazamaterialul. )enzori pasivi sau senzori perametrici.

6i se caracterizeaza prin aceea, ca marimea de intrare le influenteaza prorietatile, fiindconvertita intr-o marime pasiva, cum ar fi rezistenta, inductivitatea, capacitatea, etc.>n ta(elul de mai os sunt prezentate principiile fizice ce satu la (aza functionarii senzorilor

parametrici, precum si tipurile de materiale utilizate pentru o(tinerea acestora.

12


13/58

in realizarile e*istente se poate remarca, in special, locul important pe care il ocupa, in cadrulacestei categorii, senzorii rezistivi, inductivi si capacitivi. 'osi(ilitatea de conversie a unor marimide natura neelectrica in marime naturala electrica se datoreaza, deci, unor legi fizice, care e*primadependenta parametrilor electrici ai senzorului fata de aceste marimi.

C!CTE!ISTICI$E MET!"$"*ICE $E T!DUCT"!E$"!

• Caracteristici metrologice in regim stationar

intre aceste caracteristici se pot enumera1 .Caracteristica statica de transfer72. >ntervalul de masurare73. )ensi(ilitatea7

4. 'ragul de sensi(ilitate;.


14/58

. !eazolutia reprezint& cea mai mic& variaie de intrare care produce o modificare sesiza(il& asemnalului de ieire.

! .E(actitatea reprezint& concordana dintre valoarea m&surat& i valoarea adev&rat&.

#.!epeta%ilitatea caracterizeaz& variaia m&rimii de ieire cnd se aplic& aceeai valoare am&rimii de intrare, succesiv, n aceleai condiii.

8.$iniaritatea-un traductor de spune c& este liniar pentru o pla& (ine determinat& a m&rimiiurm&rite dac& sensi(ilitatea sa este independena de valoarea m&rimii urm&rite.

$.3isterezisul unui traductor este datorat e*istenei a dou& valori ale m&rimii de ieire pentruaceeai valoare a m&rimii de intrare, n funcie de sensul de variaie a acestei m&rimicresc&tor sau descresc&tor9.

10.!apiditatea, sau timpul de r&spuns, este acea caracteristic& te"nic& a unui traductor care permite aprecierea modului n care m&rimea de ieire urm&rete n timp variaiile m&rimii deintrare.


15/58

erori sistematice poate fi depistat& prin diferena care apare ntre valorile cele mai pro(a(ilee*trase din dou& seturi de m&sur&tori efectuate asupra aceleai m&rimi m&surate i efectuatecu traductoare i metode diferite.

intre tipurile frecvente de erori sistematice amintim

- eroarea asupra m&rimii de referin&• eroarea de zero a aparatului7• alegerea greit& a m&rimii de referin&7• necunoaterea valorii precise a tensiunii de alimentare.

- eroarea asupra caracteristicilor traductorului• necunoaterea sensi(ilit&ii sau cur(ei de etalonare7

- eroarea datorat& modului defectuos de folosire• eroare de rapiditate7• eroare de sensi(ilitate7

-eroare la prelucrarea datelor (rute.

%& Erori accidentale

Aceste erori au urm&toarele cauze generatoare

- erori datorate propriet&ilor intrinseci ale traductorului7•

erori de mo(ilitate7• erori de citire.

-erori datorate semnalelor parazite cu caracter aleatoriu• zgomotele generate de purt&torii de sarcin& electric& n rezistente sau n componente

active7• inducii parazite sau radiaii electromagnetice, n special cele de frecven& industrial&.


16/58

ac& m&surarea repetat& de n ori9 a unei acelea i m&rimi necunoscute a condus la o serieșde valori ale m&rimii urm&rite m1, m2,m3,...., mn, atunci, valoarea medie a m&rimiim&surate este prin defini ieț

n

mnmmm

+++=

...21

Fine eaț este calitatea unui traductor de a avea erori accidentale mici.)e traduce prin valoride m&sur& grupate n urul valorii medii.

Corectitudinea reprezint& calitatea traductorului care reduce erorile sistematice.Faloareacea mai pro(a(il& a m&rimii urm&rite este situat& n imediata vecin&tate a valorii adev&rate.

Precizia reprezint& calitatea traductorului de a da valori ale m&rimii m&surate situate fiecaren vecin&tatea valorii urm&rite.

$imitele de utilizare a traductoarelor

)olicit&rile mecanice,termice sau electrice la care este supus un traductor pot determinamodificarea caracteristicilor traductorului definite de fa(ricant prin cur(ele de etalonare9.

)e definesc urm&toarele domenii de utilizare ale traductoarelor

1. domeniul nominal corespunde condi iilor normale de utilizare a traductorului.ț ?imitele acestui domeniu reprezint& valorile e*treme care pot di m&surate f&r& modificareacaracteristicilor constructive.

2. domeniul de deteriorare odat& dep& ite valorile nominale ale domeniului de m&sur&,dar șr&mnnd n anumite limite prescrise care nu duc la distrugerea traductorului, caracteristicileacestuia risc& s& se modifice, dar nu ireversi(il.


17/58

Caracteristicile funcionale ale traductoarelor reflect& n esen&9 modul n care se realizeaz&relaia de dependen& intrare-ieire >-69.

'erformanele traductoarelor sunt indicatori care permit s& se aprecieze m&sura n carecaracteristicile reale corespund cu cele ideale i ce condiii sunt necesare pentru o (un&concordan& ntre acestea.

Caracteristicile i performanele de regim staionar se refer& la situaia n care m&rimile de intrarei de ieire din traductor nu variaz&, adic& parametrii purt&tori de informaie specifici celor dou&m&rimi sunt invariani.

Caracteristica statică a traductorului este reprezentat& prin relaia intrare @ ieire >-69

L J f*9 1.19n care L i * ndeplinesc cerinele unei m&sur&ri statice.


18/58

• Mărimile pertur%atoare e(terne ξ1 , ξ2 , ξ3 , O, ξn cele mai importante sunt de natura unor factori de mediu presiunea, umiditatea, temperatura , cmpuri electrice sau magnetice etc.Aceste pertur(aii nedorite9 pot aciona att asupra m&rimii de m&surat, ct i asupraelementelor constructive ale traductorului.

Mărimile pertur%atoare interne se datoreaz& zgomotelor generate de rezistoare, desemiconductoare, frec&ri n lag&re, m(&trnirea materialelor care-i sc"im(& propriet&ile,variaii ale parametrilor surselor de alimentare etc. atorit& m&rimilor pertur(atoare, traductorulva funciona dup& o relaie de dependen& >-69 real&, descris& de funcia

9...,,,,,...,,,,,*f L r 321n321 ν ν ν νξξξξ= 7 1.29

6ste important de o(servat c& erorile sunt generate de variaiile m&rimilor pertur(atoare i nu devalorile lor a(solute, care dac& ar r&mne constante ar putea fi luate n considerare ca atare ne*presia caracteristicii.

%odul n care m&rimile pertur(atoare influeneaz& ieirea , admind c& variaiile lor sunt mici,se pune n eviden& prin dezvoltarea n serie TaLlor a funciei 2.19 cu negliarea termenilor corespunz&tori derivatelor de ordin superior. )e o(ine

r r

11

nn

11

f ...

f f ...

f *

*

f L ν∆

ν∂

∂++ ν∆

ν∂

∂+ξ∆

ξ∂

∂++ξ∆

ξ∂

∂+∆

∂

∂= 1.39

erivatele de ordinul > au semnificaia unor sensi(ilit&i

*

f

∂

∂ - este sensi(ilitatea util& a traductorului

i

f

ξ∂

∂

i i

f

ν∂

∂

sunt sensi(ilit&i parazite

Cu ct sensi(ilitatea util& va fi mai mare, iar sensi(ilit&ile parazite vor fi mai mici, cu attcaracteristica real& a traductorului va fi mai apropiat& de cea ideal& 1.19

ac& sensi(ilit&ile parazite au valori ridicate se impune introducerea unor dispozitive decompensare automat&.

'rin concepie proiectare9 i construcie, traductoarele se realizeaz& astfel nct m&rimile deinfluen& pertur(atoare9 s& determine efecte minime si deci , s& se poat& considera vala(il&caracteristic& static& ideal& L J f*9 n limitele unei erori tolerate.

/n ipoteza de liniaritate i admind c& influenele m&rimilor pertur(atoare nu dep&esc eroarea

tolerat& , forma uzual& pentru caracteristica static& a traductoarelor analogice este

00 L9**8K L +−⋅= 7 1.49

n care *0 i L0 pot lua diverse valori pozitive sau negative, inclusiv zero.

Caracteristicile statice liniare sunt tipice pentru traductoare, dar pot ap&rea, n anumite cazuri particulare, cerute de un ).


19/58

:ig. 1.2 :ig. 1.3

%0 proporţională liniară %idirecţională @ figura 1.39, definit& prin funcia

*K L ⋅= 7 K J tg α 1.9

c0 liniară pe porţiuni cu zonă de insensi%ilitate şi saturaţie @ figura 1.49 definit& prin funcia

>+−


20/58


21/58

A(aterea relativ& de la liniaritateS se definete prin relaia

[ ]B100LL

L

minma*

ma*r ⋅

−

∆=ε 7 1.89

unde ∆Lma* este a(aterea a(solut& de la liniaritate, definit& prin relaia

∆Lma* J ∆LS-∆LR7 1.$9

Alt tip de eroare, care poate fi estimat& pe caracteristicile statice este eroarea de)isterezis& in figura 1. se o(serv& c& fenomenul de "isterezis se manifest& prin aceea c& seo(in dou& nivele diferite ale semnalului de ieire L9 pentru aceeai valoare a m&rimii de intrare,n raport cu sensul cresc&tor ↑ 9 sau descresc&tor ↓ 9 de variaie prin care acesta atingevaloarea respectiv&.

6roarea de "isterezis este dat& de diferena dintre cele dou& nivele ale semnalului de ieire L9.

'entru a asigura univocitatea valorii m&surate, eroarea de "isterezis tre(uie s& se ncadreze, ca icea de neliniaritate, su( o limit& admisi(il&.

Domeniul de măsurare se situeaz& pe caracteristica static& n zona n care aceasta este liniar&.omeniul de m&surare se e*prim& prin intervalul U*minO*ma*V n cadrul c&ruia traductorul permiteefectuarea corect& a m&sur&rii. Falorile limit& minime att pentru intrarea *min , ct i pentruieirea Lmin pot fi zero sau diferite de zero , de aceeai polaritate sau de polaritate opus& limiteima*ime.'entru traductoarele cu semnal unificat se ntlnesc cazuri n care Lmin≠0 pentru *minJ0,

precum i invers LminJ0 cnd *min≠0. %otivaia care ustific&

e*istena acestor situaii se va e*plica ulterior. e regul& domeniul de m&surare se definete pentru intervalul n care eroarea r&mne n limitele admisi(ile.

?a traductoarele cu semnal unificat, limitele semnalelor de ieire Lmin i Lma* r&mn constanteindiferent de limitele *min i *ma* ale semnalelor de intrare.

Sensi%ilitatea /S0

)ensi(ilitatea traductorului se definete n raport cu m&rimea de intrare, neglind sensi(ilit&ile parazite introduse de m&rimile pertur(atoare. 'entru variaii mici ∆* i ∆L sensi(ilitatea se

definete prin raportul dintre variaia ieirii i variaia intr&rii. /n cazul unei caracteristici staticeliniare sensi(ilitatea este reprezentat& de coeficientul ung"iular al dreptei.

) J dLDd* ≅ ∆LD∆* J K J tgα 1.109

= alt& e*primare a sensi(ilit&ii, ce ine seama de domeniul de m&surare, este dat& de relaia

minma*

minma*

**

LL)

−

−= 1.119

in relaia 1.119 rezult& c& sensi(ilitatea este constant& pentru ntregul domeniu de m&surare. /n

cazul unor caracteristici statice neliniare se pot defini numai valori locale ale sensi(ilit&ii su(forma

21


22/58

ii

i ***L

**d*dL) =∆∆≅== 7 1.129

unde ∆* i ∆L sunt variaii mici n urul punctului de coordonate *i, Li9.

)ensi(ilitatea )i @ se numete i sensi(ilitate diferenial&. in relaiile 1.109 i 1.119 se o(serv&c& sensi(ilitatea este o m&rime ale c&rei dimensiuni depind de dimensiunile m&rimilor de intrarei de ieire, iar valoarea sa depinde de unit&ile de m&sur& utilizate pentru m&rimile respective.

/n cazurile caracteristicilor liniare, la care natura m&rimilor * i L este aceeai, sensi(ilitatea )9se va numi 2actor de ampli2icare, dac& este supraunitar& ) W 19, iar dac& ) X 1 sensi(ilitatea seva numi 2actor de atenuare.

Aceti factori sunt adimensionali i sunt frecvent utilizai pentru caracterizarea traductoarelor.

Cnd domeniul m&rimii de intrare este foarte e*tins, amplificarea sau atenuarea se e*prim& ndeci(eli Ud(V prin relaia

AJ20 log L/*97 Ud(V 1.139

5neori se utilizeaz& noiunea de sensi%ilitate relativă e*primat& prin

*D*

LDL)r

∆

∆= 1.149

unde ∆L/L este variaia relativ& a ieirii, iar ∆*/* este variaia relativ& a intr&rii.

)ensi(ilitatea relativ& )r 9 se e*prim& printr-un num&r adimensional, iar valoarea sa nu depindede sistemul de unit&i i ca urmare ) r este util& la compararea traductoarelor atunci cnd acestea

au domenii de m&surare diferite.Determinarea sensi%ilitatea unui traductor analo'ic.

)ensi(ilitatea unui traductor este determinat& de sensi(ilit&ile elementelor componente i demodul de conectare a acestora n sc"ema structural& a traductorului. ac& elementele carecompun traductorul au caracteristicile de transfer >-69 liniare, sensi(ilitatea totat& a traductorului)t9 se deduce uor din sensi(ilit&ile pariale ale elementelor traductorului, considernd acestesensi(ilit&i constante pe ntreg domeniul de m&surare.

)e prezint& modul de calcul al sensi(ilit&ii totale )t9 pentru cteva sc"eme tipice de conectare aelementelor componente descrise de caracteristici liniare9.

a9 'entru cone*iunea serie figura 1.89

∏=

=n

1iit )) 1.19

(9 'entru cone*iunea paralel figura 1.$9

7))n

1iit ∑

=

= 1.1!9

c9 Cone*iunea cu reacie negativ& figura 1.109

21

1t

))1))

+= 1.1#9

22


23/58

:ig. 1.8

:ig. 1.$ :ig. 1.10

/n cazul cone*iunii cu reacie negativ&, deoarece de regul& )1>>19, se poate admiteapro*imarea

2

t)

1) = 7 1.189

eci se o(serv& c& sensi(ilitatea elementului de pe calea de reacie este determinant& ncalculul sensi(ilit&ii totale a traductorului.

!ezoluţia

)unt traductoare care au caracteristici statice ce nu sunt perfect netede. Ca urmare, la variaiicontinue ale m&rimii de intrare *9 n domeniul de m&surare, semnalul de ieire L9 se modific&

prin salturi avnd valori (ine precizate deoarece are variaii discrete9.

Intervalul ma(im de variaţie al mărimii de intrare necesar pentru a determina apariţiaunui salt la semnalul de ieşire5 se numeşte rezoluţie&


24/58


25/58

a0 Caracterul variaţiilor i valorilor pe care le pot lua – erori sistematice7 – erori aleatoare7 – erori grosiere.

Erorile sistematice se produc n acelai sens n condiii nesc"im(ate de repetare a m&sur&rii i

au valori constante sau varia(ile, dup& o lege determinat& n raport cu sursele care le genereaz&.

Erorile aleatoare ntmpl&toare sau accidentale9 variaz& imprevizi(il la repetarea m&sur&torii, putnd lua valori diferite att ca sens ct i ca valoare.

Erorile 'rosiere inadmisi(ile9 afecteaz& prea grav rezultatele m&sur&torii, nct rezultatele nu pot fi luate n considerare. Aceste erori au dou& cauze

– funcionarea incorect& a aparatelor7

– utilizarea unei metode incorecte de m&surare.

%0 Modul de e(primare valorică prin care se face deose(irea ntre erorile a(solute i erorilerelative.

Erorile a%solute sunt ∆*i, ∆vi pozitive sau negative9 e*primate n aceleai unit&i de m&sur& cuvi.

Eroarea relativă real& sau convenional&9 a unei m&sur&ri individuale se definete prin relaiile

7v

vv

v

vv7

*

*v

*

** iiir

iiir

−=

∆=∆

−=

∆=∆ 1.1$9

6rorile relative sunt e*primate prin numere f&r& dimensiune. Acestea pot estima precizia dem&surare, deoarece nglo(eaz& i informaia cu privire la valoarea m&rimii m&surate.

c0 Mărimea de re2erinţă n funcie de care se deose(esc erorile reale fa& de erorileconvenionale.

Eroarea reală a unei m&sur&ri individuale9 este notat& ∆*i i e*prim& diferena dintrevaloarea m&surat& vi i valoarea real& adev&rat&9 (:

∆*i J vi-*7 1.209

Eroarea convenţională a unei m&suri individuale9 este diferena

∆vi J vi-v7 1.219

unde v @ valoarea de referin& admis&97 vi @ valoarea m&surat&.

Eroarea admisi%ilă sau tolerat&9 reprezint& valoarea limit& a erorii ce nu poate fidep&it& n condiii corecte de utilizare a aparatului. Cunoscnd valoarea admisi(il& a(solut&∆*ad, intervalul n care se afl& valoarea real& *9 a m&rimii de m&surat este determinat cu

pro(a(ilitatea 1, conform relaiei

*∈Uvi - ∆*ad , vi Y ∆*adV7 1.229

care poate fi e*primat i n formele

2


26/58

vi - ∆*ad≤ * ≤ vi Y ∆*ad 7 1.239

sau

* J vi± ∆*ad 7 1.249

/n cazul traductoarelor, n general, se prev&d dispozitive pentru compensarea automat& aerorilor suplimentare, astfel nct precizia m&sur&rilor s& fie determinat& numai de eroareaintrinsec&, c"iar la variaii mari ale factorilor de mediu.

/n final eroarea tolerat& de aparat, su( form& a(solut&, prin care se poate e*prima corect preciziam&sur&rii efectuate n condiii reale de funcionare, este dat& de relaia

∆*tot J ± ∆* (± ∆*s 7 1.29

unde

∆* ( @ este eroarea tolerat& intrinsec& de (az&9 determinat& n primul rnd de clasa de precizie 7

∆*s @ este eroarea tolerat& suplimentar&, calculat& corespunz&tor intervalelor n care se afl&m&rimile de influen&.

?a traductoarele cu ieiri numerice, datorit& faptului c& adaptorul conine un convertor analog-numeric CAN9, apare o eroare inerent& de metod&, numit& eroare de cuantificare, egal&

cu 1/2 din intervalul de cuantificare ∆*, adic& 1/2 din (itul cel mai puin semnificativ ?)+9.


27/58

,&8 Caracteristici şi per2ormanţe 9n re'im dinamic


28/58

( ) ( )

( )∑

∑

=

===

n

0i

ii

m

0

sa

s (

sA

sQsG 7 1.289

:uncia de transfer permite f.d.t.9 determinarea r&spunsului traductorului9 n form& e*plicit& pentru orice tip de variaie a intr&rii *9. e asemenea, funcia de transfer permite o corelare ntreanaliza teoretic& a regimului dinamic i determin&rile e*perimentale.

Analiza performanelor n regim dinamic pentru traductoare9 utiliznd Gs9 se poate face astfel

19 /n domeniul timpului @ utiliznd funcia indicial& r&spuns la treapt&9 sau funcia pondere r&spunsul la impuls97

29 /n domeniul frecvenei, pe (aza r&spunsului permanent armonic la variaia sinusoidal&a intr&rii *9.

Analiza n regim dinamic este similar& cu cea de la circuitele electronice sau din teoria )


29/58

ε J Lt9-Ls 7 1.309

d9 Timpul tranzitoriu timp de r&spuns9 tt @ definit ca la disciplina de +.).A. Criteriul dedelimitare a timpului tranzitoriu tt9 este sta(ilit prin relaia

ts- tt pentru,+9t ≥∀≤ε 1.319

,& Indicatori de re'im dinamic pentru traductoare

numerice

/n cazul traductoarelor numerice care opereaz& cu m&rimi eantionate, caracteristiciledinamice sunt descrise cu autorul ecuaiilor cu diferene finite, sau al funciilor de transfer,utiliznd varia(ila comple*& sTez = , unde T este perioada de eantionare.

'entru traductoarele numerice, care au conectate la ieire CAN convertori analog -numerici9, indicatorii tipici specificai sunt timpul de conversie sau uneori9 rata de conversiecare reprezint& num&rul de conversii posi(ile n unitatea de timp.

/nsumnd timpul de conversie al CAN cu timpul tranzitoriu t t9 al p&rii analogice se o(inetimpul de sta(ilizare al m&rimii la ieirea traductorului numeric.

,&; Caracteristici ener'etice

=rice operaie de m&surare implic& un consum energetic. 'uterea, prin integrarea c&reiarezult& energia consumat& poate fi preluat& total sau parial de la m&rimile de m&surat.

6*ist& m&rimi active, care au asociat& o putere suficient& pentru ca, prin intermediul unor 6)adecvate, s& asigure conversia direct& ntr-un semnal electric. Cnd m&rimile de m&surat sunt

pasive este o(ligatoriu necesar&, pentru conversia lor n semnal electric, o surs& de energieau*iliar&.

'entru a nu afecta rezultatul m&sur&torii este necesar ca puterea preluat& de la m&rimile de

m&surat s& fie ct mai mic&. /n practica utiliz&rii traductoarelor se pune pro(lema adapt&riiimpedanei aparatului de m&sur& Zm9 sau a traductorului Z tr 9, n raport cu impedana sursei Zs ,astfel nct consumul energetic i erorile de m&surare s& se menin& n limitele admise.

Acest procedeu se numete adaptare de amplitudine sau nivel i se realizeaz& prin utilizareaunor amplificatoare. /n acest fel pe lng& adaptarea de nivel se realizeaz& i o adaptare n putere.Consumurile de putere pot avea valori de la 310− [ pn& la 210 [, valorile fiind specificate

pentru fiecare traductor.

'entru caracterizarea puterii solicitate de la m&surand, fiec&rui traductor i se precizeaz& ncatalog sau pe placa indicatoare impedana de intrare pentru aparatul receptor, tipul sursei

2$


30/58

au*iliare c.c. sau c.a.9, valoarea parametrilor tensiune, curent9 i limitele admisi(ile de variaieale acestor parametri.

,&


31/58

: → protecie pentru climat rece7

TG → protecie pentru climat tropical umed7

TA→ protecie pentru climat tropical uscat7

6: → protecie pentru climat foarte rece7% → protecie pentru climat temperat marin rece7

%T → protecie pentru climat tropical marin.

)im(olurile au semnificaiile T→ tropicus7 A→ aridus7 G→ "umidus7

: → frigidus.

:iecare tip de protecie climatic& cuprinde mai multe categoriiCate'oria ,: pentru aparate inclusiv traductoare9 utilizate n aer li(er7

Cate'oria 8: aparate utilizate n spaii e*terioare acoperite f&r& ocuri vi(raii, radiaii solare, precipitaii97

Cate'oria : pentru aparate ce funcioneaz& n spaii nc"ise i care nu au modific&ri rapide detemperatur&, f&r& praf, ocuri, precipitaii sau radiaii solare.

Cate'oria ;: pentru aparate traductoare9 ce funcioneaz& n spaii nc"ise avnd condiii climaticereglate artificial.

Falorile standard ale solicit&rilor factorilor climatici sunt date n ta(elul T @ 1.1.

Ta(elul 1.1

)im(olul zonei macroclimaticeCaracteristicile

factorilor climatici

N : TG TA % %T

%edia temperaturiiminime anuale

-33oC -!0oC Y1oC -10oC -30oC Y1oC

%edia temperaturiima*ime anuale

Y40oC Y40oC Y4oC Y0oC Y40oC Y4oC

Temperaturi ma*imea(solute

Y4oC Y4oC Y0oC YoC Y4oC

Temperaturi minimea(solute

-0oC -!oC -10oC -20oC -40oC

5miditate relativ& X80B X80B W80B X!0B X80B

Umiditatea reprezint& cantitatea de ap& coninut& n unitatea de mas& sau de volum a unui

corp gazos sau solid. Aceast& definiie general& aplica(il& n spe& la lic"ide i solide cap&t& formemai precise n cazul umidit&ii gazelor.Cantitatea ue vapori de ap& dintr-un amestec gazos se caracterizeaz& prin umiditatea relativă

si absolută a acestui amestec.

31


32/58


33/58

0 ce alimenteaz& amplificatorul ' deci motorul9reflect& diferena de dezec"ili(ru a celor dou& puni

>0J Ra

U Ua( o−, .09

n care 0, iar motorulacioneaz& cursorul + pn& ce sistemul se ec"ili(reaz& > 0J09, indicnd valoarea respectiv& aumidit&ii.

33


34/58

34


35/58

= Traductorul de umiditate tip 522 , a c&rui vedere de ansam(lu este reprezentat& n figura.4,a, permite prin conectarea la aparatul nregistrator serie %"$ m&surarea si controlul continuuale umidit&ii. Aparatul respectiv fig. .4, (9 este compus dintr-un corp n care snt montate dou&

termorezistene, una umed&, iar cealalt& uscat& fig. .449, un (azin pentru umezireatermorezistenei umede si un ventilator pentru circulaia forat& a gazului analizat. Aparatul poate fi prev&zut i cu un rezervor suplimentar de alimentare cu ap& care comunic& cu (azinul traductorului prin dou& conducte de cauciuc.

3


36/58

T!DUCT"! UMID"MET!IC !E>ISTI+

eterminarea umidit&ii se face prin determinarea rezistivit&ii conductivit&ii9 unui volum (ine definitdin corpul respectiv, n acest scop, se folosesc incinte speciale de dimensiuni sta(ilite, numite celule de măsurare.Ca e*emplu, n figura .4! este ar&tat& o seciune printr-o celul& de m&surare pentru corpuri solide pulverulente

praf sau granule9.Corpul %* este introdus n celula realizat& su( form& de vas V fiind presat prin nuru(area capacului C.%&surarea se efectueaz& ntre electrodul legat la discul care este plasat pe suportul izolant >, electrodcare este scos prin tu(ul izolant T i electrodul 2 legat la masa metalic& a celulei. Faloarea rezistenei R x care esteo funcie de umiditate 5T a corpului & x se determin& prin metodele cunoscute de m&surare a rezistenelor, dee*emplu prin

] metoda voltmetrului i ampermetrului7 ] metoda punii ["eatstone7 ] folosirea adaptorului T /$0 cu un (loc de gam& corespunz&tor7

] folosirea unui aparat nregistrator ] nregistrator din seria punilor automate.

T!DUCT"! UMID"MET!IC CPCITI+

)imilar cu metoda precedent&, determinarea umidit&ii se face do data aceasta prindeterminarea unui alt parametru electric si anume capacitatea electric& a unei celule de m&surarecapacitive al c&rei dielectric este corpul de m&surat.

up& cum se tie, valoarea unei capacit&i C cu arm&turi plan-paralele de suprafa& ),distan& ntre pl&ci d i avnd ca dielectric un corp de permitivitate dielectric& relativ& 1r este dat& derelaia

CJ .0

d S r ε ε

.19

'ermitivitatea dielectric& relativ& sr a maorit&ii su(stanelor este cuprins& ntre 2 i 10, pe

cnd aceea a apei este de 80. 6ste deci normal ca adaosuri mici de ap& s& influeneze sensi(ilconstanta dielectric& 1rm a amestecului, deci e*ist& posi(ilitatea m&sur&rii umidit&ii um m&surnd perrnitivitatea Sm respectiv valoarea capacit&ii C m a unei celule de m&surare

3!


37/58

um,2(1rm ),2(C m ). .29

Celula de m&surare este similar& cu aceea indicat& n figura .4!, de data aceasta m&surndu-se ns& nu rezistena, ci capacitatea ntre cei doi electrozi.

Ca e*emplu, n figura .4# se reprezint& sc"ema principal& a unui umi-dometru capacitivnumit decametru. 6l este format dintr-un oscilator cu un tranzistor T cuplat inductiv cu un circuitrezonant format din inductana b i capacit&ile C x i C m legate n paralel

C*YC`JC0. .39

5n al doilea circuit rezonant RC R este reglat pentru o frecven& de rezonan& fi*& 2 R dee*emplu

f niial celula fiind goal& seacordeaz& oscilatorului tranzistorizat prin modificarea lui C, pn& ce oscileaz& pe frecvena de rezo-nan&


38/58

38


39/58

• Măsurarea conţinutului de umiditate al 'azelor

Aparatul 'eutron se (azeaz& pe principiul m&sur&rii coninutului de umiditate prindeterminarea punctului de rou& din temperatura de ec"ili(ru a materialelor "igroscopice.

eterminarea punctului de rou& se realizeaz& prin m&sur&ri de temperatur& cu autorul a dou&termometre. 'rincipiul se (azeaz& pe faptul c& la aceeai temperatur& presiunea vaporilor de ap&ntr-o soluie de sare cristalizat& este mai redus& dect presiunea de saturaie a vaporilor de ap&. /nfigura 8.1 sunt redate n mod comparativ presiunea vaporilor de ap& a unei soluii de clorur& de litiucristalizat& i presiunea de saturaie a vaporilor n funcie de temperatur&. Atta timp ct presiunea

parial& a vaporilor din aer este mai mare dect presiunea parial& a vaporilor din soluia de clorur&de litiu, aceasta va a(sor(i umiditatea din atmosfer&. Crescnd temperatura soluiei de clorur& delitiu, aceasta nu mai preia ap& din atmosfer&, sta(ilindu-se un ec"ili(ru ntre am(ele presiuni

pariale ale vaporilor. in graficul prezentat n figura 8.1 se determin& temperatura de rou&corespunz&toare temperaturii de ec"ili(ru. Traductorul de umiditate este prezentat n figura 8.2avnd urm&toarele repere 1-nf&urarea de nc&lzire7 2-vat& de sticl& impregnat&7 3-tu( de sticl&7 4-termometru7 -termorezisten&. Cnd sesizorul i aerul nconur&tor au aceeai temperatur&, clorurade litiu a(soar(e ap& din aer. ac& termorezistenei i se aplic& o tensiune alternativ&, un curentelectric trece prin soluia de clorur& de litiu, nc&lzind-o conform legii Houle - ?enz. 'rin cretereatemperaturii crete presiunea parial& a vaporilor din soluie pn& la ec"ili(ru. Cu autorultermometrului se m&soar& temperatura stratului de ?iCl, iar din cur(a presiunii pariale a vaporilor din soluie se deduce presiunea parial& a vaporilor pv9.

:igura 8.1. 'resiunea parial& a vaporilor de ap& a unei soluii saturate de ?iCl.

3$


40/58

:igura 8.2. )esizorul traductorului de umiditate cu clorur& de litiu

Cu cel de-al doilea termometru se m&soar& temperatura aerului nconur&tor, ceea ce permiteaflarea presiunii de saturaie corespunz&toare acestei temperaturi pv sat9. ?imita erorilor este de 1Bi 2B umiditate relativ& la temperatura mediului de 10o C, respectiv 40o C.

CP 8& P!"IECT!E $ #I+E$ DE SC3EM ?$"C U#UI SISTEM

DE MSU!!E SI C"#T!"$ UMIDITTII

)c"ema (loc a unui traductor de umiditate .

Senzorul de umidiate are rolul de a m&sura umiditatea n func ie de temperatur&.Acestțsenzor este proiectat pentru m&surarea umidit& ii relative.Are o mare sensi(ilitate iț șliniaritate.

Condensator

Amplificatoroperational

LF 35

!raductorre"isti# deumiditate$%H&'($

$ursa dealimentare

$en"or deumiditate

&

40


41/58

Traductorul rezistiv de umiditate )QG-2


42/58

!.


43/58

Seria standard dimensiune S@3-8!&

43


44/58

)enzor de umiditate

44


45/58

Carateristica standard&

Caracteristica de temperatura&

4


46/58

Caracteristica de 2recventa&

Senzori si traductoare pentru temparatura

%asurarea temperaturii se (azeaza pe diferite efecte fizice determinate de variatia detemperatura.Cele mai importante dintre acestea sunt

- ilatarea solidelor , lic"idelor sau a gazelor 7

- Fariatia rezistentei electrice 7

- Tensiunea electromotoare la onctiunea a doua metale 7

- >ntensitatea radiatiilor emise 7- Fariatia frecventei de rezonanta a unui cristal, etc .

>ntervalul de temperatura in univers se intinde de la apro*imativ 3 ^ in spatiul interplanetar pana la miliarde de ̂ in procesele de fuziune nucleara din interiorul unor stele. >ntervalul practic detemperaturi pe 'amant poate fi considerat intre 0OO.20 000 ^, in general, sau 0O.000 ^ inmaoritatea aplicatiilor stiintifice, industriale etc.

Aceasta este o gama inca e*trem de larga, care nu poate fi acoperita de nici unul din tipurilecunoscute de traductoare de temperatura, e aceea, una din restrictiile care se impun la utilizareatraductoarelor de temperatura este intervalul util sau gama de temperaturi in care acesta poate

functiona.Alti parametri functionali sunt e*actitatea de masurare, dimensiunile, sensi(ilitatea,sta(ilitatea, timpul de raspuns al traductorului. = caracteristica importanta in multe cazuri esteintersc"im(a(ilitatea unele traductoare ca de e*emplu, termocuplurile, termorezistoarele

4!


47/58

metalice9 sunt intersc"im(a(ile, pe cand altele de e*emplu, termistoarele9 nu sunt in generalintersc"im(a(ile.Cele mai o(isnuite miloace de masurare a temperaturii sunt

- Termometre cu lic"id 7

- Termometre (imetalice 7- Termometre mamometrice 7

- Termocupluri 7

- Termorezistoare metalice 7

- Termistoare 7

- Termometru cu onctiune pn 7

- Termometre cu cuart 7

- 'irometre cu radiati 7

- Termometre cu termorezistente 7

'rimele trei dintre acestea sunt traductoare primare de masurat a temperaturii, restul necesitadispozitive electronice pentru masurare.

Caracteristica temperatura- tensiune pentru termocuplu.

4#


48/58

Structura 'enerala a sistemelor de masurat cu senzori cu 2i%re optice

)istemele de masurat cu fi(re oprice au doua sectiuni- sectiunea optica7

- sectiunea electronica.

)tructura unui sistem de masurat cu fi(ra optica.

>n sectiunea optica, suportul energetic al informatiei manipulate este radiatia optica radiatiaelectromagnetica din spectrul vizi(il, inflarosu si uneori ultraviolet9.

1.:i(rele optice constituie canalul de transmitere a informatiei sau a energiei luminoase in sistem, iar

in cazul senzorilor intrinseci, ele pot constitui si elementul sensi(il prin intermediul caruia marimeanecunoscuta poate fi masurata aceasta moduleaza unul dintre parametrii luminii g"idate prinintermediul fi(rei active9.

2.Conectorii optici asigura cuplarea eficienta si sta(ila aradiatiei de la sursa optica la fi(ra, de la fi(rala fotodetector si intre fi(re sai intre fi(re si alte componente optice9.

3.6lemente de prelucrare a radiatiei optice sunt dispozitive necesare pentru madificareacaracteristicilor fasciclelor luminose din diferite zone a sectiuni optice. Cele mai uzuale prelucrarisunt

I focalizarea, colimarea, e*pandarea sau refle*ia fasciculului optic 7

48


49/58

Idivizarea sau compunerea unor fascicule 7

Ipolarizarea sau analiza luminii polarizate 7

Ifiltrarea radiatiei optice 7

4.=ptrodul. >n cazul sistemelor de masurare, elementul specific este senzorul optrodul9, la nivelulcaruia fasciculul optic incident este modulat de semnalul de masurat m9.

)ectiunea electronica asigura integrarea sistemelor cu fi(re optice in sistemele electrice si electroniceconventionale.

1. +loc electric de comanda a sursei optice

- )ursa optica in marea maoritate a aplicatiilor sursa optica este o dioda superluminiscentasau dioda laser 7

-

Circuite de alimentare electrica .2. +locul electronic de receptie, are o structura asemanatoare atat pentru sistemele de masurat,

cat si pentru cele de comunicati.

CP & P!"IECT!E $ #I+E$ DE SC3EM E$ECT!IC SISTEMU$UI DE MSU! SI C"#T!"$ UMIDITTII

%&surarea umidit& ii se realizeaz& cu montaul din figur&.Ca traductor de umiditate se folose teț ș

un traductor rezistiv )QG-2


50/58

)c"ema electrica

Conform ane*ei nr.1

0


51/58

CP ;& P!E>E#T!E DTE$"! EAPE!IME#T$E

%&surarea umidit& ii se realizeaz& cu montaul din figur&.Ca traductor de umiditate se folose teț șun traductor rezistiv )QG-2


52/58

Am alimentat-o la Fcc cu semiregla(ilul n pozi ia de pe plac& i am o( inut varia ii aleț ș ț țtensiunii de ie ire n func ie de umiditate. Aceasta am realizat-o tamponnd traductorul cu oș ț"rtie umed& am o( inut o varia ie a tensiunii.ț ț

Marimi masurate

18.j C @ uscat14.j C @ umed

5miditate J !B


53/58

Senzori rezistivi de umiditate utilizai pentru m&surarea umidit&ii relative


54/58

)tructura amplificatorul diferential.

Amplificatorul diferential, prin caracteristicile sale, poate masura precum si amplifica semnalelede variatie redusa peste care sunt suprapuse zgomote.

5tilizarea amplificatorului diferential in mod diferential.

>n mod diferential, pe cele 2 intrari ale circuitului se aplica tensiunile de intrare vi, si vi8 ,iar

rezultatul prelucrarii acestor tensiuni este furnizat la iesire su( forma tensiunii de iesire vo.

iferenta dintre cele 2 tensiuni de intrare vi,-vi8 se noteaza cu viD si se numeste tensiune de intraredi2erentiala5 iar raportul dintre tensiunea de iesire vo si tensiunea de intrare diferentiala viD senumeste 2actor de ampli2icare in tensiune di2erential si se noteaza cu +D

>n urma calculelor tinand cont de faptul ca ! AB! si ! @B! F, rezulta ca tensiunea de iesire vo se

poate calcula in functie de tensiunile de intrarevi, si vi8, cu relatia de mai os

4


55/58

7.2

in relatia de mai sus, se constata ca factorul de amplificare in tensiune diferential este

7.3

iar circuitul genereaza la iesire o tensiune direct proportionala cu tensiunea de intrare diferentiala.

>n continuare, se prezinta modul in care se poate determina relatia de mai sus.

,. se determina curentii prin rezistentele circuitului mai intai se noteaza cu i, curentul prin ! sicu i8 curentul prin ! A7 apoi, se tine cont de faptul ca i- si i sunt egali cu zero, fiind curenti de intrarein A=7 rezulta pe (aza T^1 aplicate in nodul la care este conectata intrarea inversoare, respectivneinversoare a A=-ului ca prin ! Fcurentul este tot i,, respectiv prin ! @ curentul este tot i8

8. deoarece A=-ul are reactie negativa prin ! F9, tensiunile de intrare de la cele 2 intrari aleamplificatorului sunt egale

7.4

unde vi- este tensiunea din nodul la care este conectata intrarea inversoare a A=-ului, pana la masa,iar vi este tensiunea din nodul la care este conectata intrarea neinversoare a A=-ului, pana la masa.

. aplicand legea lui ="m pe toate rezistentele rezulta


56/58

CP


57/58

Amplasare piese

#


58/58

CP & ?I?$I"*!FIE

1.Ale*andru %agdalena, )isteme de m&surare cu traductoare2."ttpDDdlnm"$ip!v2uc.cloudfront.netDdatas"eetsD)ensorsD[eat"erD

Lucrare de Licenta TUDOR GEORGE

Documents

Transcript of Lucrare de Licenta TUDOR GEORGE