1TRADUCTOAREPENTRU TEMPERATURATraductorulpentrumsurareatemperaturiipoatefolosicadetectorogamlargde dispozitive ca:termometrecumercur,bimetal,termocupluri,termorezistene,pirometre, termistoare, dispozitive semiconductoare cu jonciuni etcDintreacesteaamalespentruafiprezentatsenzoruldetiptermistoricelpebazde dispozitive semiconductoare, celelalte fiind discutate la Laboratorul de termodinamic.TermistorulTermistoarelesuntsemiconductoareacrorrezistenelectricvariazcutemperatura.Ele sunt de dou tipuri: termistoare cu coeficient de temperatur negativ ,(NTC)itermistoare cu coeficientde temperatur pozitiv (PTC).Celmaiutilizat estetermistorulNTC,avndproprietateacrezistenasaelectricscadeexponenialatunci cndtemperatura crete i invers.Fabricarea lorlorse bazeazpe amestecul unorpulberi de oxizi cu liani,uscatei apoi sinterizatelatemperaturi ridicate.Celemai comunematerialeinclud oxiddefier,cobalt,nichel,cupru,zincititan.Prinvariereatipurilordeoxizi,proporiile acestora,atmosferaitemperaturade sinterizaresepotobinetermistoarecudiferitevalori de rezisten i coeficieni de temperatur.Constructiv,termistoarelepotfirealizatendiferiteforme(fig.1) :disc,perl,detippapucnchispentrumsurridecontactpesuprafa,capsulemetalicecuurubdemontatpe suprafee,montatencapsulestandarddediode.Celemaiprecise,stabileicarepermiti msurarea unor temperaturi ridicate sunt cele ncapsulate ermetic n sticl.Figura 1. Figura 2.Infig.2 sepotvedea 2tipuride termistoarencapsulatensticl,unulfiliform,cilindric i altulnformdepicturidimensiunealorcomparativcuodiod1N4148.n comparaiecu termorezistenelecuplatin,termistoareleautimpiderspunsmaimici,dar suntneliniarei auundomeniudelucrumultmailimitat.Deinoiuneadetermistoreste adeseaasociatcuneliniaritateaiimpreciziesepotrealizatermistoarecusensibilitate ridicat i cuprecizii de+/-0,05 oC.+/-0,01 oCpedomenii detemperaturde50-75 oC.Combinndprecizia ridicatcuposibilitileactualedemsurare(printehnicinumericeliniarizareapoatefi 2realizatcutabeledeechivalenstocatenmemorianevolatilaadaptoruluintimpulcalibrrii)se pot construi termometre bune i ieftine.3 [% / K ] B T 2*100 (1) - coeficient de temperatur- B coeficient furnizat de fabricant[ K]- T temperatura n Kelvinnecuaia(1)searatcumsepoatedeterminacoeficientuldetemperaturaltermistorului, atuncicandsecunoasteconstantadematerialB.Aceastaconstantaestefurnizatade fabricant fiind specifica fiecaruitip determistor.Inplus, chiarpentrutermistoarelede acelasitip, constanta B variaza usor in finctie de rezistenta nominala a termistorului.T 1a0 + a1ln R(T ) + a2[ln R(T ) 2 + a3[ln R(T ) 3(2)R(T)rezistentatermistoruluilatemperatura T.Pentrutermistoareledeprecizie,variatiarezistenteicutemperaturasepoateaflacu formula din ecuatia (2), numita si ecuatia Steinhart Hart. Pentru a o aplica , coeficientii a0, a1, a2, a3 trebuie furnizati de fabricantul termistorului sau determinati experimental.R(T ) R(TO) exp( B(TO T ) )T * TO(3)R(T) -rezistentatermistoruluilatemperaturaT [ K]R(T0)rezistentatermistoruluilatemperaturadereferin T0Inmod obisnuit,pentru aplicatiilecuopreciziemairedusasepoatefolosiecuatia(3)prin caresepoate determinarezistentalaotemperaturadata,cunoscandrezistenta nominalaatermistorului(adicalatemperaturastandardpentrutermistoride25C)si constantaB.Toaterelatiilesuntvalabiledacatermistorulesteparcursde uncurentsuficient demicastfelincatsaconsideramneglijabilaautoincalzireaacestuia.Sepoateconsidera putereadisipatacafiindneglijabiladaca,oscadere incontinuareaputeriidisipate,nu conducelaomodificarede rezistentamaimarede0,1%.Ecuatia(3)estevalabilapentru domeniimicidetemperatura, pentrucarevariatiarezistenteitermistoruluiestecvasi-logaritmica.Marimicaracteristice pentru termistori- Incataloage,valoarearezistenteielectriceatermistoruluisedapentrutemperatura standard de25C.UzualseconstruiesctermistoarecuR(25C)=2 ..1M siavand domeniul temperaturilor de lucru cuprins intre 100 C la max.+350 C.- Coeficientuldetemperatura ,denumitsifactorde proportionalitate.Acestaindicacucatsemodificarezistentaelectricaa termistoruluicandtemperaturamediuluiambiantvariazacu1 0C.Coeficientul alfa se exprimain % /1 0C sipoateaveavaloricuprinseintre3-15%/1 40C.- Inertiatermicasauconstantadetimp (tau)atermistorului, reprezinta timpulpentrucarerezistentaelectricaaacestuia,semodificacu 63,2%din valoareainitiala,inurmaunuisaltdetemperatura.Cavalori uzuale=160s.- Constantadedisiparearatacucatsesupraincalzesteuntermistordeunanumittip,atuncicandesteparcursdeuncurentdemasuradat.Constanta dedisiparearataputereanecesaraafidisipataintermistorpentruai creste temperaturacu1gradCelsius.Dacaavemuntermistorde2k , parcursdeun curentde1ma,inelsevadisipaoputereegalacuR*I2, adica2mW. Cumtermistorularedeex.oconstantadedisipareinaerde7,5mW/K, termistorulsevaautoincalzicu2mW/7,5mW/K=0,26 0C.Constantele de disipareinaltemedii (apa,ulei)suntdiferite,deobiceimaimaricuun ordindemarime.Pentrumasuratorisepotutilizacurenticuprinsiintre10 mAsi1mA,infunciedepreciziadoritiderezistenanominal a termistorului.Temperaturamediuluincareestefolosittermistorulestepreluatdeacestafie direct din aerul nconjurtor, fie prin fixarea termistorului cu un adeziv de piesacontrolat.Conectarea termistoruluincircuituladaptorului,care va transforma modificaraerezisteneielectricentr-unsemnaldeieire,reprezentndo tensiunesau un curent, se poate face n mai multe moduri :- termistorulpoatefiunelementalunuidivizordepolarizareabazeiunuitranzistor- elementdecomandaluneidiode varicap- fiecarezisten decomand auneireaciincircuite operaionale- termistorulsepoateintroducecabraaluneipuniWheatstone, urmndcatensiunea de dezechilibrusafiefolositcasemnalde ieireAplicaiepractic 1Seconsideroschemncaretermistorulcomanddeschidereaunuicircuit basculantbistabil(CBB)prinmodificareatensiuniide polarizare.Schemaprezint2stri;unancaretemperaturamediuluincareseafltermistoruleste subvaloareade control(supraveghere)iadouastarecndtemperaturaestedeasupra acesteivalori.Termistorulvafimontatnincintaacreitemperaturtrebuie supravegheat,conectarealarestulschemeifcndu-secuuncircuitbifilar.Tensiuneade ieireseculegedelabornelerezistoruluiR5.Spresupunemcmontajultrebuies asiguremeninereauneitemperaturiconstantet=+40 0C +/-1 0C.Pnlaatingereavaloriide+40 0Ctermistorulprezinto rezistenelectricpecareo notm cuR1(Th).n aceastsituaie valorilerezistoarelortrebuieastfelcalculatencttranzistorulT1sfiedeschis,respectiv ntrebazaiemitorulluisexisteotensiunedeminim0,65V.aceasttensiuneeste asigurat de divizorulformatdinR1iR1(Th)inndcontide cdereadetensiune pe R4.Existena curentuluiI1printranzistorulT1facecantrecolectoruliemiterulsusexisteotensiunemaimic de0,2V.CumaceasttensiuneesteaplicattranzistoruluiT2drepttensiunedepolarizare, rezult c T2 va fi blocat, iar prin rezistorul R5 nu va circula nici un curent, deci semnalul de ieire este nul.Pemsurcetemperaturacrete,rezistenaelectricatermistoruluiscade.n momentul ncaretemperaturaaajunsla+40 0C,termistorulprezintvaloareaR2 (Th)unde R2(Th) < R1(Th), iar tensiunea n baza lui T1 scade caurmareamodificriiraportuluidintreR1iR(Th).tranzistorulT1se blocheaz.InstantaneuarelocdeblocarealuiT2,acestaprimindtensiuneade polarizarepebaz prin R2i R3. Curentul de colector din T2 strbtnd i rezistorul desarcinR5,face cala bornele acestuia s apar o tensiune continu, tensiune care constitue semnalul de ieire ceva punenfunciune elementele de reglaj ,avertizare ale instalaiei.Lascdereadinnouatemperaturiisub+40 0CvaloarealuiR(Th)crete,T1sedeschide dinnouiprocesul se reia,schemaacionndcuoeroareadmismaibun de+/- 10C.Termometru digital de control:Interval de msur: - 50....+ 150 0C. Gradaii: 0.1C Precizie de msur: 0.1CMod de lucru- Seintroducesondacutermistorulncutia termostatat.- Seintroducetermometruldigitaldecontrolncutia termostat.- Se regleaz fin reostatul astfel nct termometrul de control sse stabilizeze la o valoare ct mai apropiat de + 40 0C.- Seregleazfinsemireglabilul R1pnnmomentulproduceriibasculrii, lucru constatat prin msurarea tensiunilor .- Se ntrerupealimentarearezisteneide nclzire pentruaserci(fr aschimba pozitia reostatului de mclzire- Dup cetemperatura asczutsensibilcca.4-5grade,sepornete dinnounclzirea , observndu-se dac procesul este repetabil n aceleasi condiii. Se va calcula eroarea cu care acioneaz schema .Aplicatie practica 2Montajulindiscutieprezintamodulcum poateunamplificatorsacomande un releu, fiind actionat de catre o temperatura joasa (situata sub un anumit prag).Amplificatoruloperational741esteconectatinbucladeschisa,fiindutilizatcaun comparatordetensiune.Cele2intrari alesalesuntconectatelaopunterezistivade tip Wheatstone,formatadintreirezistentesiuntermistor.Intrareaneinversoare(+)a AO esteconectatalaotensiunefixa,egalacujumatateatensiuniidealimentare, furnizata dedivizorulrezistivR2-R3.Incelalalt bratalpuntiiR1-R(Th),care alimenteazaintrarea inversoare (-) a AO,dat fiind faptulca se utilizeaza un termistor NTC,tensiuneaestefunctiedetemperaturamediului.Dinsemireglabilul R1seasiguraunechilibrualpuntii,atuncicandtemperaturaambiantaseaflain imediataapropierea praguluifixat,ceeaceinseamnacadiferentadepotentialintre cele doua intrari ale AO (pinii 2 si 3) este nula.Atattimpcattemperaturadepasesteunanumitpragfixat,punteaesteastfeldezechilibrataincattensiuneadelaintrareainversoare(-)aAOestemaimicadecat ceadela intrarea neinversoare(+).Inacesteconditii,amplificatoruloperational este basculat in starea cu iesirea (pinul 6) SUS - HAdicaaceastatensiuneareovaloaremarepozitiva(apropiatadeceaasurseidealimentare).Aceastatensiunepolarizeazabazatranzistoruluipnp,pecareil blocheaza. Printranzistornecirculandcurent,rezultacanicibobinareleului RELnu este parcursa de curent, releul fiind neanclansat.Daca temperatura coboara sub un anumit prag (determinat), rezistentatermistoruluicreste,casicadereadetensiunedepeel,decitensiuneadepe intrarea inversoare (pinul 2)depaseste valoarea tensiunii de pe intrarea neinversoarea (pinul3)aamplificatoruluioperational.Acestabasculeazacuiesirea(pinul6)in stareaJOS-L,tensiuneafiindapropiatademasa.Acestlucruconducela deblocareatranzistoruluiT,princareincepesacirculecurent.Curentulsaude colector(carereprezintasicurentulcareparcurgebobinarelelui)determina actionarea releului.Observatii- punctuldeechilibrualpuntiiesteindependentdetensiuneadealimentare,preciziaacestuicomutatortermicnuesteafectatadevariatiile alimentarii.- basculareaAOdintr-ostareinalta(SUS,JOS)esteprodusadeovariatie atensiuniideintraredenumaicatevazecimidevolt.Acestevariatiipotfi provocateatatdemodificarearezistenteirezistorilordinpunte,darmai ales de variatia valorii termistorului pentru variatii extrem de mici ale temperaturii. Precizia este mai buna de 0,5 0C.Modul de lucru- SerealizareasimulareaschemeicuprogramulElectronicsWorkbench. SeverificaprinsimularebasculareaAO,secitesctensiunileafisatede aparatele virtuale.- Serealizeazafizicmontajulpeplacadeproba.Sealimenteazarezistorul de incalzire,reglandu-setemperaturainjurulvaloriide 40 0C.Se verifica functionarea montajului, se masoara tensiunile in punctele de interes, anclansarea sau declansarea releului.1.Cumtrebuiemodificatmontajuldacasedoreste caactionareareleului sasefaca nulacoborarea temperaturiisubunanumitnivel,ciladepasireaunuipragfixat anterior?Aplicatie practicaMontajulcontineuntermistorcaelementdecomandaaluneidiodevaricap.Acestmodde utilizareatermistoruluiarenumeroaseaplicaiinbioinstrumentaie,msurarea temperaturii ntelemetrie,ngenerallamsurareatemperaturiilacorpuri aflatenmicare, aproape sau la distan.Schemaprincipial conine un oscilator cu priz inductv ( Hartley), a crui frecven este modificat de ctre dioda varicap, cuplat prin condensatorul de cuplaj de 20 pf cucircuituloscilant. Cunoscnd relaia lui Thomson frecvenei nu este liniar cu capacitatea.Trasarea caracteristicii temperatur frecvenf12LC,seobservc variaiaSefaceipotezasimplificatoarecsingurulelementdecircuitcareafecteaz frecvena delucruaoscilatoruluiestedoarvariaiadecapacitateadiodeivaricap.n realitate,frecvena deoscilaieesteafectatnprimulrnddevariaiatensiuniide alimentare.Deaceeamontajultrebuiealimentatcuotensiunerelativsczut(5V),foarte binestabilizat.Toateelementeledincircuitsuntafectatetermic,celemaiafectatefiind elementeleLiCcarefacpartedincircuituloscilant.Dinaceastcauz,sealegeo frecvendeoscilaiesub3MHz,pentrucareacesttipdeoscilatorprezintostabilitate acceptabil.Modul de lucruCa omsursuplimentarseintroduce oscilatorulntr-oincintfoartebineizolattermic, fr posibiltatearealizriidecureni deaeriselasoscilatorul sfuncionezecelpuin 30 min. pentru a ajunge la stabilitate termic i deriva minim a frecvenei generate ( +/- 10..15 Hz).Termistorulesteataatmpreuncutermometruldecontrolperezistenade nclzire. Se ncepe nclzireatreptatarezistenei, notnd temperatura termometrului digitali frecvena afiat de frecvenmetrul digital.Se traseaz graficul n coordonate frecven temperatur. Pentru oscilatorul studiat icondiiiledelucrudate,acestgraficpoatefifolositpentrumsurareatemperaturiifr contact cu un frecvenmetru, prin telemetrie.Sepornetereceptorulradio,seaducenapropiereafrecveneide3MHz.Se repet procedura de mai sus, frecvena citindu-se pe scaladigital a receptorului. Se traseaz graficulncoordonatefrecventemperatur.Cele2graficetrebuiesfieapropiateca aspect.Aplicaie practicUtilizarea termistoarelor mpreun cu amplificatoare operaionale pentru realizarea convertoarelor temperatur frecven1 k 5 k5 k+5VVo1 kThermistorModul de lucruSe simuleaz funcionarea montajului cu programul Electronics Workbench. Se simuleazvariaiiderezistenisemsoarpevoltmerulvirtualvaloriletensiuniide ieire V0. Se traseazgrafic dependena rezisten- tensiune.Se ataeaz termistorul i termometrul digital de control pe rezistena de nclzire.Sealimenteazamplificatoruloperationalcutensiunesimetric+/-15Vitensiuneade+ 5Vpentruintrareadivizoruluidetensiuneformatdinrezistenade5Kitermistor.Se conecteaz ieireaamplificatoruluilaunosciloscop(realsauvirtualfolosindprogramele deosciloscop virtual pe PC) sau un voltmwetru digital cu impedan mare.Determinarea constantei de timpPermite aprecierea timpuluidereacieatermistoruluilaschimbrilede temperatur. Introduceti termometrul decontrol i termistorul ntr-un vascuapfierbintela cca. 70-80 0C. Senoteaztimpulitensiuneadeiesirepnlatemperaturacamerei,apoi sereprezint grafic.Curbaareun aspectexponenialiarconstantade timpsedetermin prin calcul folosind definiia acestei mrimi.9Dioda semiconductoareDacuncurentdecca.1maparcurgeodiodcusiliciu,labornelesaleapareo tensiune direct de aproximativ 600 mV.Aceasta tensiune direct variaz cu temperatura,jonciuneaprezentnduncoeficientnegativdetemperaturdecca.2 mV/ 0C.Puterea disipatpediodestenumaide600microWlauncurentde1mA, nclzireaacesteiaestepracticneglijabil,ceeacereprezintunavantajfadeutilizareatermistoarelor, laaplicaiile de temperatur joas.Aplicaie practicLabornelediodeiZener(Dz)polarizateprinintermediulrezistoruluiR1,segasesteo tensiunestabilizatade5,6V.Aceastatensiuneesteutilizatapedeo parte, pentru producera unui curentconstantprin dioda D cu siliciu,prin intermediullui R4, pe de alta parteauneitensiunistabilizatelaborneleluiR3,prinintermediulluiR2.La bornaneinversoare(+)aAOseaplicaotensiunecaredepindedetemperatura,iarla intrareasa inversoare(-)seaplicaotensiunedereferintafixa.Valoareatensiuniide referintasepoateregladinR3,echilibrndastfeltensiuneaderepausadiodei, aplicndu-senacestmod,ntre celedouintrrialeAOodiferende potenialcare depinde de temperatur.Presupunem c semireglabilul R3 este astfel reglat pentru ca diferena de tensiunes fie nul la temperatura de declanare.Dac temperatura depete acest prag,tensiuneadirectdepediodacusiliciu(utilizatcaSENZOR)vascdea, astfelnct tensiuneadelabornaneinversoareaAOdevinemaimicdectceade labornasa inversoare, ceea ce determin bascularea amplificatorului n starea cu iesirea(pinul 6) JOS sau LOW= L.Acest lucru determin intrarea n conducie a10tranzistoruluiianclanareareleului.nschimb,dactemperaturascadesubun anumit prag, tensiuneadirect pe diod vacrete,determinnd u+ >u-ibasculareaAO n starea cuieirea SUSsauHIGH=H,blocndtranzistorulireleuldeclanarea releului.11Releulnuvafianclanatdectatuncicndtemperaturaambiantvadepiunprag fixatanterior.Preciziaacestuitipdentreruptorestemaibunde0,5 0C(simularea arata un prag de 0,02 0 C)ntr-un domeniu de temperatur cuprins ntre 50 0C i +120 0C.Aplicaie practicTermometrulelectronic reprezintoaplicaieaamplificatoarelordifereniale ifolosetecatraductordetemperaturodiod,detip1N4148careprezintun coeficient termic al cderii de tensiune la borne de cca. 2mV/ 0C.Modul de lucruDuprealizarea montajului, termometrul trebuie etalonat prin fixarea celor dou extremiti ale scalei instrumentului la temperaturile de 00C ( se aduce acul instrumentului la zero prin manevrarea semireglabiluluiP1 ) i respectiv1000 C. Aducereaindicaieimiliampermetruluilacapscal(1mA)sefaceprinmanevrarea lui P2.Scaravafiliniarndomeniul0100 0C.Pentruetalonare,traductorul vafi plasat nexterior,ncontactcuun paharcuapcugheapentru0 0Ciaplafierbere pentru 1000C.Sevaverificaliniaritateascaleicomparndindicaiiletermometruluirealizat cu celealeunuitermometruconsideratetalon,celedoutermometrefiindncontact cu o pies nclzit la diferite temperaturi.Se va trasa grafic indicaiile celor 2 aparate.12Senzori de temperatur integrai13Traductoarele integrate pentru msurarea temperaturii sunt primele traductoare integrate aprute. Dei intervalul lor de msurare nu este prea extins ( - 50, +1500C), ele i gsesc oseriedeaplicaiilamsurareatemperaturiiambientale,darilamsurareaaltor mrimiprinintermediulvariaiilorde temperaturprodusede acestemrimi.Suntlarg rspnditedoutipuridetraductoareintegrate pentrumsurarea temperaturii:- traductoare la care curentul de ieire variaz direct proporional cutemperatura absolut;- traductoare la care tensiunea de ieire variaz direct proporional cutemperatura absolut.Pentru prima categorie este reprezentativ circuitul AD590 ( Analog Devices SUA) acruischemdeprincipiuesteprezentatmai jos.Acest circuitintegrat reprezint o surs de curent cu 2 terminale ce furnizeaz un curent n A - numeric egal cu temperatura absolut n K- n gama de temperatur cuprinsntre 50 i +150 0C, pentru tensiuni de alimentare UAB cuprinse ntre 4 i 30 V.Eroareaabsolut maxim la capetele intervalului de msurare este de ordinul+/_ 2 0C. Cu circuite de corecie, ea poate fi cobort la +/- 0,2 0C.Din cea de-a doua categorie se prezint circuitul integratLM135 ( National Semiconductor SUA).Caracteristica curent-tensiune a jonciunii p-n esteinfluenat de temperatura mediului, conform relaiei :II

qUO

exp

_1 1114 mkT ,]Folosind aceast dependen s-au realizat senzori de temperatur tip semiconductor, utilizabile cu mare precizie n domeniul de temperatur -50C +150C. Senzorii din seria LM135, LM235, LM335 sunt senzori de temperatur integrate de precizie i uor de calibrat.Circuitul integrat simuleaz funcionarea unei diode zener avnd tensiunea de tiere proporional cu temperatura,coeficientuldetemperaturfiind10mV/K.Rezistenadinamicestede1i lucreazntr-un domeniu de curentde 400A i 5mA. Caracteristica deieire este liniar iprezint oeroare tipicmai mic dect1C pe domeniul de variaie a temperaturii de100C. Tipul LM335lucreazn domeniul de temperatur de la- 40C pnla 100C. nfigurademaijossearatconfiguraiadebazasenzoruluiimoduldecalibrare folosind pinul ADJ.T TTExpresia tensiunii de ieire este : VTtemperatura T0.V * TOOunde V este tensiunea de ie;ire laOintegreaz pe acelai cip blocul de condiionare a semnalului, liniarizare, conversiaanalog digital.Aplicaie practicSenzor de temperatur LM75Acest senzor de temperatur complex integreaz pe acelai cip blocul de condiionare a semnalului, liniarizare, conversia analog digital. Senzorul conine un convertor AD de 9 bii care convertete valoarea analogic corespunztoare temperaturii ntr-o valoare digital utilizabil de PC. Comunicaia serial folosit este I2CAcesta este un protocol folosit pentru comunicaii seriale prin 2 fire cu diferite tipuri de dispozitive configurate similar.I2C const fizic n 2 linii active i o conexiune de mpmntare. Liniile active sunt denumite SDA i SCL. Ambele linii suntbidirecionale. SDA este Serial Date Line iar SCL este Serial Clock Line.I2C este un bus (magistrala de transfer date) multi-master. Astfel prin I2C bus pot ficonectatemaimultecircuiteintegratecapabilesiniiezetransferuridedate. Protocolul I2C specific c integratul care iniializeaz conexiunea este considerat Bus Master . n consecin restul circuitelor conectate la I2C sunt privite ca Bus Slaves.Dac Bus Master sunt microcontrolere (MCU) iat cum arat o secven de comunicaie pe I2C.1. MCU trimite secvena START . n acest moment toate circuitele de pe bus trec nmodul recepie.2. MCU trimite ADRESA circuitului cu care vrea s comunice impreun cu flagul operaiei ( READ / WRITE ) .3. Circuitele compar ADRESA cu adresa proprie i dac nu i este destinat mesajulasteapta condiia de STOP .4. Dac un circuit are ADRESA dorit de MCU atunci cipul va produce un mesajACKNOWLEDGE5. Apoi se trece la transferul datelor. Cnd s-au terminat de transferat datele se trimite secvena de STOP.LM75 este desemnat ca un dispozitiv slave i poate fi configurat prin interfaa I2Cpentru a alerta sistemul PC asupra unor condiii de maxim i minim ale temperaturii.Figura de mai sus reprezint schema electronic preluat mpreun cu programulfreeware ds75v11.zip de pe pagina web menionat .Pe portul serial al PC sunt semnale conform protocolului RS232, cu nivele teoretice ntre-12 V i + 12V. Rolul interfeei realizate cu circuitul CD4081 este compatibilizareatensiunilor cu nivelul 0V/ 5V, caracteristic protocolului I2C.14Funciile utile accesibile pe bara de jos ( de la stnga la dreapta) :- selectarea intervalului la care se pot face citirile- numrul de zecimale afiate dup virgul- ncepe msurarea- nregistrarea datelor in fisier cu extensia .txt- stergere nregistrri- configurarea senzorului n modul de lucru comparator ( stabilireaferestrei de temperaturii maxime/ minime, etc)- ON / OFF comenzi ce permit deschiderea sau nchiderea magistralei(bus) I2C.- Posibilitatea reglrii unei temperaturi de offset, dac e cazul.Modul de lucru- se introduce interfaa n portul serial al PC.- se lanseaz n execuie programul ds75v11.zip- se seteaz intrarea senzorului activ din cei 8 disponibili- se alege intervalul la care se dorete efectuarea nregistrrii- se calibreaz senzorul integrat cu ajutorul unui termometru de control- se aeaz senzorul pe un corp nclzit- se lanseaz comanda de efectuare a msurtorilor , se salveaz cca 20 30 valori pe fisierul text, apoise traseaz graficul ( de ex. n EXCCEL).15TRADUCTOARE FOTOELECTRICETraductoareleopticesuntfolositeninstalaiideautomatizareoridecteori informaiaesteprezentsubformaintensitiifluxuluiluminos.Caexemplede utilizare sepotenumeralectorulopticdeband,aprindereaautomataluminii, nlocuri periculoase,lalsareantunericului,receptoaredecablucufibreoptice, numrarea obiectelor care se deplaseaz pe o band rulant, traductoare de turaie sau referin de faz pentru dispozitive aflate n micare de rotaie, etc.Traductoarele de radiaii luminoase folosesc drept senzor un dispozitiv semiconductor, care poate fi o celul fotoelectric, o fotodiod sau un fototranzistor.Semnalulobinutdelaunasemeneasenzor,totdeaunaun semnalelectric,esteintrodusnetajuladaptoraltraductoruluiunde,deregul,este amplificat sau transformat n oscilaii electrice.Dupmodulncareesteiluminatdetectoruldelumin,traductoarelede radiaieluminoaspotfidetipactividetippasiv.Laceledetipactivrazade lumincadepermanentpedetector,traductorulurmndsgenerezesemnalulde controlatunci cndrazadeluminestentrerupt.Latraductoruldetippasiv, stareadelucruobinuitestefriluminareasenzorului,urmndcalaapariia razeideluminsfie generatisemnaluldelucru.Suntsituaiinscndacelai traductorlucreazoparte dintimpcatraductoractiv,iarapoicatraductorpasiv. Estecazuldispozitivelorautomatedestingereiaprinderealuminilorlalsarea nopii sau nceputul zilei.ncazurilencaresemnaluldelaieireesteproporionalcuiluminarea( cazulfotodiodelor),se obin traductoare capabile s conduc directifr dificultate procesele tehnologice n circuitul crora sunt introduse.Cndsemnaluldelaieireadetectoruluifotoelectricnuesteproporionalcu iluminarea(cazulfototranzistoarelor),atuncisefolosescschemedetipultotsau nimic.Constructiv,fototranzistorulesteuntranzistorprevzutcuofereastrde accesaluminiiilacarenloculsemnaluluielectricaplicatderegulpebaz,se folosete ca element de comand lumina. Majoritatea fototranzistoarelor nu au prevzutterminaluldebaz,cinumaiterminalulcorespunztoremitoruluii colectorului.Printr-unfototranzistor,cubazaliberinabsenaluminiivacirculantre emitor i colector aa- numitul curent de ntuneric:I D I CBO-factorul de amplificare al tranzistorului;- ICBOfotocurentul generat de jonciunea baz- colector pentru iluminareaE = 0Cndfotojonciuneabaz-colectoresteiluminat,prinaceastaianatereun curentdeiluminareIl ,cuattmaimarecuctiluminareaestemaimare,iar 16curentul de colector va deveni:( I CBO+ I l )Caracteristicile n planul IC oae cu ce e a e unu anzsorc ude baz polarizarea) l are ilumicc17I L UCale unui fototranzistor suntasemnt r l l i tr i t , u deosebirea c la fototranzistor, rolulcurentuli ( narea.Aplicaie pra tiFototranzistorul este conectat n circutul de polarizare altranzistorului BC107, acesta fiind montat n regim de repetor pe emiter.Cndfototranzistorul nu este iluminat, rezistena sa intern este foarte mare, ceea ce nu permiteca tensiunea sursei de alimentare s ajung la baza tranzistorului.n aceste condiii T1 este blocat, ceea ce nsemn c prin rezistornu circul nici un curent i tensiunea de ieire este nul.La apariia luminii pe fereastra de acces a fototranzistorului, acesta devineconductor, prin el ncepe s circule curent de colector care va trece prin rezistorul din emiter. La bornele rezistorului apare o tensiune continu de ieire, care reprezint rspunsul traductorului la apariia luminii.Pentru a realiza un montaj de tip pasiv, adic semnalul s dispar la apariia luminii, locul fototranzistorului va fi schimbat si schema va fi completat cu rezistorul de 33k . n lipsa luminii rezistorul va asigura deblocarea lui T1 i deci existena unei tensiuni permanente la bornele de ieire. La apariia luminii, rezistena mic a fototranzistorului deschis face ca potenialul la baza lui T1 s fie apropiat de zero i semnalul la ieire s dispar.Varianta de mai sus este realizat ca amplificator, semnalul de ieire culegndu-se de la bornele rezistorului de sarcin.Semnalele obinute de la aceste tipuri de traductoare pot fi folosite pentru a pune nfunciune, sau de a opri, funcionarea unor dispozitive de automatizare.Montajul din figura de mai jos asigur o oscilaie la bornele de ieire atunci cndfototranzistorul este iluminat, ns acest semnal are forma unor impulsuri dreptunghiulare, avnd o frecven de repetiie dat de relaia :f 0,6R1* C 2[Hz] unde R1 i C2 se exprim n ohmi, respectiv n farazi.Circuitul realizat cu T1 i T2 reprezint un circuit basculant astabil cu cuplaj pe emitor.Fototranzistorul atunci cnd este iluminat i deci este deschis, lucreaz ca rezisten ce asigur tensiunea de polarizare a bazei lui T1.Semnalul de ieire se vizualizeaz pe osciloscop.Aplicaie practicMontajul anterior care acioneaz declanat de ctre un termistor poate fi transformat n ntreruptor declanat de lumin, prin nlocuirea termistorului cu o foto rezisten.Fotorezistena este un rezistor realizat dintr+un material semiconductor, a cruireuisten depinde de valoarea intensitii fluxului luminos incident.Mod de lucruntreruptorul va declana la scderea iluminrii sub un anumit prag.- se realizeaz simularea funcionrii cu EWB.- se realizeaz pe placa de test montajul real. La acoperireafotorezistorului se va observa declanarea releului.Utilizarea senzorilor fotoelectrici la transmiterea semnalelorLumina poate fi modulat pentru a purta informaii de tip analogic sau digital. Astfel se pot transmite semnale analogice audio, video i semnale digitale.Un sistem de comunicaie folosind lumina conine un emitor i un receptor.Emitorul emite o raz de lumin modulat.Receptorul detecteaz raza de lumin, extrage i proceseazinformaia din lumina modulat.Comunicaiile folosind lumina pot fi realizate fr fir sau folosind o fibr optic.n comunicaiile fr fir nu exist legtur sau conexiune ntre emitor i receptor.EmitorReceptorDiod luminescentFototranzistorEmitorul emite o lumin modulat ce cltorete prin spaiu i ajunge la receptor.19Comunicaiile folosind o fibr optic conecteaz emitorul cu receptorul prinintermediul acelui fir.Fibra optic acioneaz ca un ghid de und pentru lumin.Emitor ReceptorTipuri de modulaie utilizateFibr opticSe utilizeaz trei tipuri importante de modulaie a luminii: modulatie de amplitudine, modulaia n impulsuri de amplitudine i modulaia n impulsuri de frecven.Modulaia de amplitudine ( AM)La modulaia de amplitudine, semnalul modulator controleaz intensitatealuminii. n figura (a) se folosete pentru modulaia n amplitudine a luminii semnal audiosinusoidal. Intensitatea luminii urmrete variaiile de tensiune a semnalului audio.( a) ( b) ( c) Modulaie n impulsuri de amplitudineModulaia impulsurilor n amplitudine este o modulaie n amplitudine n care purttoarea, n loc s fie armonic, este format din impulsuri. Forma acestor impulsuri poate s fie oarecare, dar cel mai des folosite sunt impulsurile dreptunghiulare.Figura (b) arat forma semnalelor modulatoare si modulate. Ca semnal modulator se folosete acelai semnal audio sinusoidal, semnalul purttor este o succesiune de impulsuri luminoase. Semnalul modulat conine un ir de impulsuri dreptunghiulare , intensitatea impulsurilor luminoase urmrete variaia tensiunii semnalului audio.20Modulaia de impulsuri n frecvenn cazul acestei modulaii, semnalul modulator controleaz frecvena impulsurilor de lumin emise de emitor.n figura (c) se vede semnalul audio sinusoidal utilizat pentru a modula frecvena impulsurilor de lumin. Intensitatea impulsurilor este ntotdeauna aceeai n timp ce frecvena lor urmeaz variaia tensiunii semnalului audio.Aplicaie practic : Receptor optoelectronicFototranzistorul Q1 convertete fascicolul de lumin modulat ntr-un curent electric variabil. Acest curent este trimis prin condensatorul C1 la intrarea unui amplificator audio. Rezistorul R1 polarizeaz corespunztor colectorul fototranzistorului. Circuitul integrat IC1 amplific semnalul primit de la Q1 iar audiia se face in difuzorul alimentat prin C4. Condensatorul C3 conectat ntre pinul 1 i 6 a amplificatorului determin amplificarea total a circuitului integrat. Acest circuit va fi capabil s extrag semnalul audio (informaia) ce moduleaz n amplitudine raza de lumin ce atinge fototranzistorul, s-l amplifice i s l reproduc n difuzor.Modul de lucru :Pe placa de test se lipescurmtoarele piese , dup schema de conexiuni :R124kC147 FC2100 FC3 10 FC4100 FQ1fototranzistor transparentIC1LM 386Emitor optoelectronicAcest montaj electronic emite o raz de lumin modulat n amplitudine cu ajutorul semnalului audio muzical produs de un receptor de radiodifuziune, un CD player sau alt surs asemntoare.Modul de lucruPe placa de test se lipescurmtoarele piese , dup schema de conexiuni :R110k R24,7k R3220 R41kR5100 P150 k C14,7 FQ1tranzistor npn de audio frecvenSemnalul audio se aplic la bornele rezistenei de sarcinR1, prin condensatorul C1 i rezistorul R2 bazei tranzistorului Q1. Rezistoarele R3, R4 i poteniometrul P1 sunt folosite pentru stabilirea unui punct de funcionare optim pentru tranzistor.Tranzistorul Q1 mplific semnalul din baz producnd un curent emiter-colector important, proporional cu semnalul audio. Trecereaacelui curent prin dioda luminescent LED creeaz raza de lumin care variaz n amplitudine urmrind variaiile sursei de semnal audio. Datorit frecvenei relativ ridicate a semnalului audio 50 Hz 8000Hz aprox., ochiul nu va sesiza variaiile de intensitate ale razei de lumin . Rezistorul R5 limiteaz curentul prin diod la o valoare admisibil.1. Conectai sursa de semnal audio la intrarea emitorului, pe rezistorul R1.2. Aliniai optic dioda LED cu fototranzistorul Q1 din montajul receptoruluifotoelectric. Cele 2 plci se vor aeza la distan de 5- 10 cm.3. Din acest moment trebuie s se aud zgomote n difuzor. Se regleaz poteniometrul P1 din emitor astfel nct semnalul audio s se aud clar, fr distorsiuni.4. Prin intercalarea unui obiect opac se observ dispariia transmisiei. Deprtareafototranzistorului de dioda luminescent determin slbirea semnalui pn la dispariie.Traductor magneticTraductoarele magnetice pot fi folosite pentru a detecta variaiile de cmp magnetic, pentru citirea cu ajutorul unui cap magnetic a informaiei memorat digital pe un suport magnetic (de exemplu cartelele acces ), ca detectoare de poziie sau pentru determinarea turaiei sau referinei de faz pentru dispozitive aflate n micare de rotaie, pe care s-a montat un magnet permanent.n unele aplicaii magnetul permanent nu este montat pe obiectul aflat n micare de rotaie,el fiind amplasat lng elementul sensibil, variaia de cmp magnetic fiind generat de neuniformitile obiectului aflat n micare, dac acesta este realizat din material feromagnetic (de exemplu pentru determinarea turaiei unei roi dinate prin determinarea numrului de dini ce trec prin faa traductorului ntr-un interval de timp dat).n figur este prezentat schema electric a unui traductor magnetic.Elementul sensibil este bobina cu miez magnetic L1.Amplificatorul operaional lucreaz ntr-o schem de comparator inversor cu histerezis,reacia pozitiv fiind asigurat de R9 care determin valoarea histerezisului pentru R7, R8, R10 i VCCdate.Deoarece aceast categorie de montaje lucreaz cu valori foarte mici ale histerezisului, de ordinul mV, este ndeplinit condiia R9 >> R10 , deci n calcule se poate neglija R10. De obicei rezistenele R7i R8au valori egale pentru a se lucra cu praguri simetrice fa de jumtatea tensiunii de alimentare.Modul de lucru1 Cu ajutorul unui magnet permanent se induce n L1 o tensiune electromotoare i se vizualizeaz pe osciloscop semnalul generat la ieire.2 Se msoar tensiunile Upj i Ups pe intrarea neinversoare a lui IC1-C (ieireacomparatorului trebuie s fie "sus" pentru Upj i "jos" pentru Ups ).23TRADUCTOARE DE PROXIMITATE INDUCTIVE I CAPACITIVE1. Sc opullu c r r ii Lucrarea are drept scop prezentarea constructiv a traductoarelor de proximitate inductive ideterminarea caracteristicilor de lucru ale acestora.2. C on sid e r a ii t e or e t ic e a) Traductoare de proximitate inductiveTraductoarele deproximitatefacpartedincategoriatraductoarelorfrcontact, proximitatea nsemnndapropierea dintre dou elemente : unul de referinfix,iar al doilea aflat n micare.Cadomeniudeaplicabilitatesepotenumera:sesizareacapetelordecurs,sesizarea unei distanentredousuprafee,sesizarea prezeneiunuiobiectncmpuldelucru.Schemabloca unuiastfeldetraductoresteprezentatnfigura1.Oscilatoruldincadrultraductoruluintreine un cmp electromagnetic de nalt frecven, n jurul bobinajului.Fig.1 Schema bloc a traductorului de proximitate inductiveApropierea unui corp metalic de faa activa a traductorului conduce la amortizarea oscilaiilor(fig.2).Etajulelectronicdebasculareprelucreazsemnalulrezultaticomand,prin intermediul amplificatorului, sarcinade tip releu. Alimentarea blocurilor componente ale traductorului, se realizeaz din exterior prin bloc separat.Fig.2. Principiul de funcionare al traductorului de proximitate inductivCotelefuncionalenecesarepentrudefinireacaracteristicilordefuncionaresunt(fig.3):e -grosimeaecranuluimetalic;l-limeaecranului;L-lungimeaecranului;X,Y-poziia ecranului fa de axa de simetrie a feei sensibile; s - distana de la ecran la faa sensibil.Fig.3. Cote funcionale ale traductorului24Principalele caracteristici funcionale sunt :a) Zona de aciune, delimitat de curbele limit: curba de anclanare (amortizarea oscilaiilor) icurba de declanare (reluarea oscilaiilor) (fig.4);b) Distana util de detecie, care este puternic influenat de natura i dimensiunile ecranului(fig.5).c) Histereza, definit ca i distana dintre punctele de pornire i cele de oprire ale oscilaiilor,n aceleai condiii (fig.4).d) Durata impulsului de ieire, determinat n principal de viteza i dimensiunile ecranului metalic.Fig.4. Fenomenul de histerez al traductorului de proximitate inductiveFig.5. Influena ecranului asupra caracteristicilor traductoruluiDin punct de vedere constructiv, aceste traductoare se execut sub diverse variante funcionale(cufaasensibilinclus,frontalsaulateral,ncorpulpropriu-zisaltraductorului, sau cu faa sensibil separat prin cablu flexibil de corpul traductorului) sau constructive.b) Traductoare de proximitate capacitiveReamintim relaia de calcul a capacitii unui condensator plan:C * SdCapacitateaacestuicondensatordevinevariabilprinmodificareadistaneidintrearmturisau modificareadielectriculuidintreacestea(variaiasuprafeeinuamluat-onconsiderare).Dac acestcondensatorseidentificcuceldincircuituldemsurnseamncprinapropiereaunui elementmobil(conductorsaudielectric)defaa sensibilatraductoruluicapacitateaelectric se modific. Forma unui traductor capacitiv de proximitate este prezentat n figura 6.25Fig.6. Traductor capacitiv de proximitateTraductorulesterealizatdintr-ocarcasecranninteriorulcreiasegseteoarmtur izolat.Fucionareadifernfunciedenaturacorpuluicontrolat.Varianteleconstructive pentru detectarea materialelor conductiveelectricse bazeazpe realizareaunuicondensator dintr-o armturfaasensibilatraductoruluiadouaarmturfiindchiarcorpulcontrolat.La detectareamaterialelordielectriceacesteamodificpermitivitatearelativacondensatorului format.3. I n s t ala iae x pe r im en t al Instalaia experimental folosit pentru ridicarea caracteristicilor traductoruluieste prezentatnfigura6iestecompusdinurmtoarele:masadepoziionare(1)ncoordonate x,y;comparatoare(2),(2')pentrucontroluldeplasrilorpedireciilex,y(ncazulncare controluldin uruburilemesei(1)nuestemulumitor);traductorul deproximitate(3);aparatde msur(4),alsemnaluluiobinutdelatraductor;piesametalic(5),acreipoziiese controleaz;sursadetensiunestabilizat(6)pentrualimentareatraductoruluicutensiuneaUi =12V.nfunciede tranzistorul intern al traductorului (npn sau pnp), schema de alimentaren funcie de tranzistorul intern al traductorului (npn sau pnp), schemade alimentarea traductorului este urmtoarea :4.M odulde lu c r u 264.1. Se fixeaz piesa (5), pe masa n coordonate, prin intermediul urubului (7);4.2. Se fixeaz traductorul (3) n suportul (8);4.3. Se regleaz poziia de zero a comparatoarelor (2), (2') pe cele dou direcii, asigurndu-se coincidena axei piesei (5) cu cea a traductorului;4.4. Se conecteaz sursa de tensiune (6) pe treapta Ui= 12 V i un curentI = 0.2 A;4.5. Se nregistreaz, la aparatul (4), semnalul obinut de la traductorul (3) pentru poziii diferite xi; nregistrrile se realizeaz n ambele sensuri de micare ale piesei (5)(Tabelul 1);4.6. Se regleaz masa n coordonate pe o poziie xi, nregistrndu-se semnalul traductorului la diferite poziii yi(Tabelul 2);4.7. Se schimb piesa (5) cu o alta din alt material, relundu-seoperaiile de la punctele anterioare [(4.3);(4.5);(4.6)];5. Pr elu c r a r e a d a t e lore x p e r im en t ale 5.1. Pe baza valorilor obinute la punctele (4.5) si (4.6) se ridic graficul zonei de aciune delimitate curbele limit (curba de anclanare i cea de declanare);5.2. Se determin, pe baza valorilor obinute la pct.(4.5) , (4.6) i (5.1),valoarea histerezei;5.3. Se traseaz curbele de variaie ale semnalului traductorului funcie de poziia piesei;5.4.Pe baza graficelor trasate, se emit concluzii privind funcionarea traductorului i influenamaterialului piesei (5) asupra acestuia.27Traductor ultrasonor pentru distanPrincipiu de funcionare se bazeaz pe generarea unor unde acustice i detectarea lor ca urmare a reflexiei lor pe un obiect.Aerul atmosferic este mediul purttor al undelor ultrasonice.Un emitor ultrasonor emite un tren de impulsuri ultrasonore. Acesteanu pot fi detectate de urechea uman.Dup emisie, pulsul ultrasonic este reflectat de ctre unobiect aflat n zona de sesizare a senzorului itrimis napoi la receptor.CorpidentificatprinecolocaieultrasonorddEmitor ReceptorPrinmsurareatimpuluintreimpulsulemisiecouldetectatse poate determina distana pn la obiect. Viteza sunetului este de 343 m/slatemperaturaobinuitacamerei.Sunetulparcurgeaceeasi distan d dus- ntors, deci vom avea relaia :2d = vs Tntrzierea Tntre cele dou semale este evaluat electronic.ntre anumite limite, semnalul de ieire din traductor este proporional cu distana pn la obiect.Obiectele detectate pot fi din materiale diferite.Forma, culoarea, stareasolid sau lichid, pulverulent are o influen minim asupradeteciei.n cazul suprafeelor netede, acestea trebuie aliniate perpendicular pe raza ultrasonor.Schema bloc a senzorului ultrasonic1. Oscilator 2. Amplificator 3. Etaj de evaluare4.Adaptor demsur5. Alimentare exterioar 6. Stabilizare intern de tensiune7. Converter ultrasonic cu zon activ8. Ieire de curent 4-20 mACaracteristici tehnice: Tensiune de alimentare 24 V cc. Curent de ieire 4- 20 mA Rezisten de sarcin : < 400 Ohm Distan msurat: 150 500 mm Distana minim ntre senzor si un perete lateral reflectorizant : >75 mm t 1 mm Eroarea de liniaritate : 0,2 % pe ntreg domeniu Unghiul de apertur a conului de unde sonore: aprox. 50Senzorul ultrasonic poate fi folosit i pentru msurarea niveluluiunui lichid ( nivelmetru ultrasonic).Pentru exemplificare se prezint o curb caracteristic ,determinatn urmtoarele condiii: Senzorul a fost folosit pentru un traductor de nivel, distana ntre fundul vasului i senzor fiind aleas de 330mm. Micile oscilaiide la nceputul i de la sfritul dreptei sunt inerente i apar datorit construciei senzorului.Modul de lucru- Se monteaz senzorul pe suportul su.- Se poziioneaz un corp metalic reflectorizant coaxial cu senzorul.- Se noteaz distana iniial. Se alimentez cu tensiune senzorul i sepune dreptsarcin orezistenmai mic de 400 Ohm(350Ohm ) nseriecuunampermetru digital.Comutatorulinstrumentului digital se fixeaz pe indicaia 20 mA curent continuu.- Se alimenteaz senzorul cu tensiunea de 24V cc. respectnd codulculorilor pentru fire ( rou > +, negru > - ) .- Se ndeprteaz sau se apropie corpul reflector n cel puin 10 puncte, notnd n fiecare punct valoarea curentului afiat de ampermetru.Se ine cont s nu se depeasc valorile extreme pentru posibilitile senzorului ( 150-500 mm).- Se traseaz graficul curent deplasare folosind un program de calcul cunoscut ( EXCEL).SENZORI I TRADUCTOARE TENSOMETRICE REZISTIVE Senzorii tensometrici rezistivi reprezint senzorii rezistivi la carevariaia rezistenei electrice se produce prin variaia lungimiiconductorului, ca efect al alungirii sau contraciei.Dac senzorul tensometric este fixat pe o poriune dintr-o pies care se deformeaz din cauza unei solicitri, el se va deforma la fel cu piesa.. Alungirea sau contracia unui senzor tensometric rezistiv.Msurnd prin metode electrice variaia de rezisten a senzorului tensometric, care este proporional ca alungirea sa, se poate determinape baza unei etalonri prealabile, deformatia nporiunea de pies studiat i n final mrimea neelectric ce a produsaceast deformaie.Dup modul de realizare i de montare a senzorului rezistiv se distingurmtoarele tipuri de traductoare: traductoare tensometrice simplePentru aceste traductoare, senzorul rezistiv se monteaz direct pe pies i elurmrete deformaiile piesei. Deoarece firul rezistiv are grosimea de ordinul sutimilor de milimetru, montarea acestor senzori este o operaie dificil fi de aceea ele se utilizeaz numai pentru msurarea temperaturilor pieselor ce funcioneaz la temperaturi ridicate. Traductoare tensometrice cu suport de hrtiePenau a se elimina dificultile montrii directe a senzorului rezistiv pepies acesta este lipit, n prealabil, cu un adeziv pe un suport de hrtie.ntruct rezistena electric a senzorului trebuie s fie destul de mare, pentru ca traductorul s aib o sensibilitate corespunztoare, lungimea total a firului este de ordinul a 10 cm. Pentru a se reduce suprafaa de aezare a traductorului, firul este dispus sub forma unui grilajSenzorul tensometric rezistiv cu suport de hrtie:- Grilajul de fir se lipete pe suportul de hrtie sau alt material izolator, iar la capetele sale sunt lipite dou terminale de cupru, de seciune mai mare, prin intermediul crora se conecteaz traductorul n circuitul de msurare. Senzorul rezistiv al .traductorului este protejat printr-o foi subire de hrtie care se lipete pe deasupra. Pentru utilizare, suportul traductorului se lipete pe piesa de msurat cu un adeziv cu proprieti speciale. Acest tip de traductor, care este cel mai rspndit, prezint o serie de avantaje: se instaleaz relativ uor, traductoarele produse ntr-un lot sunt unifome din punct de vedere al calitii, se pot face traductoare de diverse forme i configuraii. Traductoare tensometrice rezistive cu folieAceste traductoare rmn n principiu identice cu cele precedente deosebirea constnd n faptulc senzorul nu mal este o srm subire, ci o folie din material rezistiv de grosime ntre 2 i 20 m , aplicat pe suport i decupat prin mijloace fotochimice.Traductoare tensometrice rezistive cu folie ( variante constructive).. Traductorul cu folie are avantajul unui contact mecanic i termic mai bun cu piesacercetat, ceea ce permite funionarea cu un curent de msurare mai mare.Totodat se pot obine dimensiuni mai mici i se simplific producia de mareserie- Traductoare tensometrice rezistive cu semiconductorAceste tipuri de traductoare au aprut n ultimii ani datorit dezvoltrii fizicii semiconductoarelor obinndu-se traductoare la care senzorul este un semiconductor (siliciu sau germaniu). Avantajul principal , fa de tipurile de traductoare menionate este marea lor sensibilitate la deformaii (de 50...60 ori mai sensibile dect traductoarele eu srm sau folie). Din cauza procesului de fabricaie mai dificil acest tip de traductor este mai scump dect cele cu fir sau folie.n general dimensiunile traductoarelor tensometrice sunt cuprinse ntre 3 i 150 mm ca lungime; lungimile sub 20 mm sunt pentru msurare deformaiilor materialelor omogene (de exemplu oel) iar lungimile mai mari pentru materiale neomogene (de exemplu beton sau lemn). Ele au 1...60 mm ca lime.Pentru msurarea deformaiilor care au loc n lungul unei direcii cunoscute deexercitarea efortului este suficient folosirea unui singur traductor.Cnd direcia efortului nu este cunoscut dinainte se folosete o reea multipl de senzori (rozet) care permite calculul ulterior ai direciilor i valoril deformaiilor.Rozetele tensometrice sunt realizate din 3-4 senzori tensometrici situai la 450sau600, 900, dup cum se vede n figura de mai sus.ntre variaia de rezisten a senzorului i alungirea sa specificl lexistrelaia liniar:R k * Rk fiind sensibilitatea senzorului cu valoarea k=2Pentru obinerea unei sensibiliti mrite i pentru compensarea erorii detemperatur se utilizeaz puni n regim neechilibrat cu 1,2 sau 4 senzori activialimentate cu tensiuni continue sau alternative.Puntea n regim neechilibratPentru demonstrarea relaiilor privind tensiunea de dezechilibru vom considera alimentarea punii cu tensiune continu.Tensiunea de dezechilibru este dat de relaia : UU2U1 UUR2 R3R1 R4( R1+ R3 )(R2 + R4 )TRADUCTOARE DE FORPentrumsurareaforelorserealizeazconvertoaredemsuraresubformdecapsule(capsule dinamometrice)caresemonteaznseriecucorpuldemsuratitrebuiessuportentreaga for, prezentndnacelaitimpo variaiedelungimect maimic.nfunciedesenzorii folosiicapsuleledinamometricepotfi:rezistive,capacitive,inductive,magnetoelastice, piezoelectrice.De exemplu, capsula dinamometric pentru solicitri de compresiune realizat cu senzori tensometriciprezint un corp elastic(3) pe suprafaa cruia sunt aplicai patru senzori tensometrici, doi n direcie vertical (4), adic n direcia forei i ei vor fi comprimai, ceilali doi n direcie orizontal (5) care vor fi ntini. Dilatarea sau comprimarea la care este supus acest corp suntconvertite de senzori n variaii de rezisten R , iar aceste variaii sunt convertite n tensiuneelectric prin intermediul unei puni n regim neechilibrat. n cazul alimentrii n cc. se obine schema funcional din schema bloc care evideniaz c deviaia instrumentului magnetoeleetric este proporional cu fora msurat, iar mrimile de influen ce pot afecta exactitatea msurrii sunt: modulul de elasticitate E al materialului din care este executat corpul elastic i tensiunea de alimentarea punii. Pentru a asigura preluarea forei axiale, contactul se realizeaz prin intermediul unei bile din oel de rulment (1).3233Exist i variante constructive realizate pentru solicitri de traciune.Un domeniu de utilizare pentru aceast variant poate fi cntrirea unor maini grele, agabaritice. n acest caz, se aga corpul de crligul unei macarale iar ntre crlig i cablul de ridicare se intercaleaz o capsul dinamometric pentru solicitri la traciune.Pentru puntea cu 4 senzori tensometrici rezult relaiile :R1= R4= R- R ; R2 = R3 = R+ RIntroducnd relaiile n ecuaia de mai sus se obine tensiuneade dezechilibru : UU R RRezult c puntea cu 4 senzori tensometrici rezistivi activi esteliniar. Efortul unitar este proporional cu tensiunea de dezechilibruE U .k 4 Uunde k4SUSensibilitatea punii este: Sp=1 deci o sensibilitate de dou ori mai mare dect n cazul punii cu 2 senzori activi i de patru ori mai mare dect n cazul punii cu un senzor activ.Pentru a determina influena variaiei temperaturii la locul de msurare asupra tensiunii de dezechilibru se consider puntea cu variaiile de rezisten datorate efortului mecanic itemperaturii. Fiecare rezisten va fi afectat suplimentar i de o variaierezistenele ce formeaz puntea sunt exprimate prin relaiile : RT. n acest cazR1 R4 R R + RT;R2 R3 R + R + RTIntroducnd relaiile de mai sus n expresia tensiunii de dezechilibru rezult: R R _RT UU

1 T

R R,raportulR