Senzori Traductoare All

download Senzori Traductoare All

If you can't read please download the document

  • date post

    12-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    113
  • download

    9

Embed Size (px)

Transcript of Senzori Traductoare All

SENZORI SI TRADUCTOARE ELECTRONICE DEFINITII Senzor: (1) dispozitiv care recepteaz i rspunde la un semnal sau stimul. (2) dispozitiv care recepteaz un semnal sau un stimul i rspunde cu un semnal electric Traductor: (1) dispozitiv care convertete un tip de energie n altul. (2)-dispozitiv care convertete orice tip de energie n semnal electric Bibliografie Jacob Fraden, Handbook of Modern sensors. 1996, Springer-Verlag, New York. Randy Frank, Understanding Smart Sensors, Artech Houser Publishers , 2000, Boston, London. E. Nicolau, Manualul inginerului electronist,1979, Ed. Tehnic, Bucureti. Analog Device, Transducer Interfacing Handbook, 1980, Massachusetts, USA. I. Asavinei, C. Niculescu, Ghid pentru utilizarea termocuplurilor n msurri industriale, Ed. Tehnic, 1981, Bucureti. D. Stanciu, Senzori prezent i perspectiv. Editura tehnic, 1987, Bucureti. I. Ciascai, s.a. Masurarea electrice a traductoarelor din constructiile hidrotehnice, Ed. Casa Cartii de Stiinta, 2006, Cluj-Napoca. N-M. Barlea, Fizica Senzorilor, Editura Albastra, 2000, Cluj-Napoca. s.a. Adrese WEB www.turck.com www.gesensing.com www.balluff.com www.honeywell.com www.fgpsensor.com www.mtssensor.com www.adz.de www.omron.com www.honseberg.com www.hirschmann.com www.rose-mount.com www.nivelco.eu www.tac.com www.ftimeters.com www.novotechnik.com www.gillsensors.co.uk etc. Schema bloc de utilizare senzori si traductoare electronice Senzor Traductor Conditionare de semnal Indicator Inregistrator Procesor Controler Sursa de alimentare Marimea de masura Uniti de msur n SI lungime m (metru) mas kg (kilogram) timp s (secunda) curent A (Amper) temperatur K (Kelvin) cantitatea de substan mol intensitatea luminoas cd(candela) unghi rad (radian) unghi solid sr (steradia) Metru [m] 1650763,73 lungimi de unda in vid a radiatiei corespunzatoare tranzitiilor intre nivelele hiperfine de energie 2p10 si 5d5 ale atomului de kripton 86 (8636Kr). Secunda [s] durata a 9192631770 perioade ale radiatiei care corespunde tranzitiei intre celenivele hiperfine de energie ale starii fundamentale ale atomului de cesiu 133 (13336Cs). Kilogram [kg] prototipul ramane cel confectionat cu prilejul primei Conferinte de Masuri si greutati din anul 1889. Se pastreaza la Biroul International de Masuri si Greutati in conditii de stabilitate stabilite in anul 1889. Amper [A] Intensitatea unui curent electric care mentinut intre doua conductoare paralele, rectilinii, cu lungime infinita si cu sectiune neglijabila, asezate in vid la distanta de 1 m unul fata de altul, produce in aceste conductoare o forta egala cu 210 -7 N, pe o lungime de 1 m. Grad Kelvin [K] este fractiunea 1/273,16 din temperatura termodinamica a punctului triplu al apei. Molul [mol] cantitatea de substanta care contine atatea entitati elementare cati atomi exista in 0,012 kg de carbon 12 (126C). Definit la CIMG din 1971 Candela [ca] intensitatea luminoasa in directia normalei a unei substante cu aria 1/600000 m2 a unui corp negru aflat la temperatura de solidificare a platinei si presiune de 101325 N/m2.Definitii unitati de masura fundamentale Rolul si locul traductoarelor in monitorizarea si automatizarea proceselor masurarea unor marimi fizice conditionarea marimilor furnizate de senzori si traductoare afisarea informatiei masurate stocarea datelor masurate conversia datelor in marimi de intrare pentru sistemele automate Clasificare senzori Dup principiu de funcionare senzori activi(senzori generatori) senzori pasivi(senzori parametrici) Dup mrimea furnizat la ieire analogici digitali Dup tipul de conversieintrare - iesire conversie direct conversie indirect Dup fenomen fizici chimici biologici Dup mrimea de intrare senzori pentru mrimi geometrice (lungime, arie, volum, nivel, unghi, rugozitate) senzori pentru mrimi mecanice (mas, for, presiune, debit etc) senzori de temperatur senzori pentru mrimi fotometrice senzori pentru mrimi de material (densitate, indice de refracie, vscozitate etc) senzori pentru compoziie i concentraie senzori pentru radiaii Dup material conductor semiconductor izolator anorganic organic lichid gaz plasm substan biologic Dup domeniul de utilizare agricultur, construcii, energie, distribuie, comer, finane, transport, auto, medicin, sntate marin, spaial, recreaie, cercetare tiinific industrial, militar, casnic, Dup caracteristici sensibilitate stabilitate precizie rezoluie liniaritate domeniu vitez de rspuns histerezis timp de via formatul de ieire a informatiei condiii de mediu cost, dimensiune, greutateIPxx grad de protectie. Norma EN 60529 Primul numar (Protectia contra solidelor)Al doilea numar (Protectie contra lichidelor) 0 Fara protetieFara protetie 1 Protectie contra obiectelor mai mari de 50mm diametru Protectie contra picaturilor verticale de apa sau condens 2 Protectie contra obiectelor mai mari de 12mm diametru Protectie contra picaturilor de apa sub un unghi mai mic de 15 fata de verticala 3 Protectie contra obiectelor mai mari de 2,5mm diametru Protectie contra picaturilor de apa sub un unghi mai mic de 60 fata de verticala 4 Protectie contra obiectelor mai mari de 1mm diametru Protectie contra picaturilor de apa din orice directie.5 Protectie limitata contra prafuluiProtectie contra unui jet slab de apa (joasa presiune) din orice directie. 6 Protectie totala impotriva prafuluiProtectie contra unui jet puternic de apa (inalta presiune) din orice directie. 7 -Protectie contra submersiei limitata (intre 15cm si 1m).8 -Protectie contra submersiei de lunga durata sub presiune (submersie peste 1 m) IP urmat de 2cifre. Optional pot fi 3 cifre sau 1 sau 2 litere. (International protection) A 3-a cifra - protectia la impact mecanic. Prima litera protectia la atingere. Caracteristicile senzorilor caracteristica static y=f(x) caracteristica dinamic y=f(dx) coeficientul de transfer mediu i diferenial Excitaia (daca senzorul are nevoie de excitatie) domeniu de intrare Fs_in (xmax xmin) domeniu de ieire Fs_out (ymax ymin) precizia rezoluia neliniaritate eroarea de calibrare a=/(s2+s1) histerezisul domeniu de saturaie domeniu de liniaritate repetabilitatea r=/FS (%) domeniu de insensibilitate (Dead band) de obicei n jur de zero proprieti speciale Ex. banda de sensibilitate a traductorilor optici condiii de mediu (temperatur, umiditate funcionare, transport) fiabilitate (MTBF - mean time between failure). Ex: 1000h. dimensiune, greutate, design incertitudinea Principiile fizice (electrice) ale unor senzori Cmpul electric (teorema lui Coulomb) Capacitate Condensator plan (cilindru unul in altul, paralelipiped); Cmp magnetic Forta Lorentz sau forta electromagnetica - forta ce se exercita asupra unui corp incarcat electric cu sarcina q;F=q (v B) Forta Laplace - forta care se exercita asupra unui conductor parcurs de curent; F=i(l B) Fora electrodinamic (Amper) = forta ce se exercita intre doua conductoare parcurse de curenti electrici - F=-kI1I2l / R unde k constanta, I1 si I2 curentii ce strabat conductoarele,l lungimea si R distanta dintre conductoare. Inducia electromagnetic: e=-/t Efectul piezorezistiv Efectul piezoelectric Efectul Hall Efectul Thomson Efectul Seebeck Efectul Peltier SENZORIDETEMPERATURA Tipuri de senzori de temperatura Efect termorezistiv - = 0[1+(T-T0)] Termistori- NTC si PTC ( Senzori de siliciu - KTY ) Termocuplu contact 2 metale Jonctiune semiconductoare Senzori in infrarosu non contact Modificare dimensiuni geometrice TERMOREZISTENTE Principiu - modificarea rezistentei electrice cu temperatura Materiale utilizate pentru confectionarea termorezistentelor cupru (coeficient 0,00427) nichel cel mai mare coeficient intre 0,00672(0 - 100C) peste 300 scadesi are caracteristica neliniara platina -200C pana la 600C cel mai utilizat material caracteristica aproape liniara si stabila wolfram, tungstam pentru temperatauri de peste 1000 C RTD [ resistive temperature detector ] Caracteristici pentru cateva tipuri de senzori de temperatura TipDomeniuSensibilitatePrecizieLiniaritateCostComentariu Termocuplu -270C +1800C 50V/C 0,5C Slaba 1$ - 50$ Necesita o referinta si conditionarea semnalului Termistori -100C +450C 5%/ C0,1C (-40C 100C) 0,01C(070C) 0,2C / liniarizare pentru un domeniu de 100 C 2$ - 10$ Sensibilitate ridicata. RTD platina -250CC +900C +0,4% /C 0,1C 0,01C pentru laborator 1C / liniarizare pentru un domeniu de peste 200 C 25$ - 1000$ Stabilitate ridicata Dide si tranzistoare -270C +175C -2,2mV /C (0,33% /C) 2 5 C (-55C +125 C ) 2C pentru tot domeniu de operare Mai putin de 0,5$ Necesita calibrare individuala. Sunt extrem de ieftine Circuite integrate -85C +125C 0,4% /C 3C (-55C+125 C ) 1C(0,2C pentru 0 +70C) 1$ - 10$ Iesire in curent, tensiune sau digitala Caracteristica de transfer RTD Cu R=R0(1+0,3910-2T) Pt- bobinate sau film depus pe suport izolator Pentru T0C: RRTD=R(0)[1+AT+BT2] Coeficientii din definitie sunt specifici fiecarui standard de definitie.In functie de tara sunt definiti coeficientii din formula de calcul, functie de puritatea platinii (0,003923 standard RC21-4-1966,0,003851 standard DIN Europa IEC 60751, 0,003900 standard British industry BS 1904_1984) O parte dintre aceste standarde sunt invechite, in prezent pentru compatibilitate sunt utilizate standardele ASTM 1137 (american) si IEC 60751 (european). R=R0 (1,0036+36,7910-4T) [ecuatie liniara] R=R0 (1+3,90810-3 T -5,810-7T2)[ecuatie simplificata] R=R0 (1+3,908310-3 T -5,77510-7T2)[IEC standard] R=R0 (1+3,969210-3 T -5,849510-7T2) [ASTM standard] Diferenta intre caracteristica liniara (a) si parabolica (b) la 150 C a) R=155,55 , b) R=157,32 , diferenta 1,76 , eroare -4,8C Diferenta intre cele doua standarde la 100C a) IEC si b) ASTM a) R=138,5055 , b) R=139,1071 , diferenta 10043 , eroare 2,61C Forme constructive pentru senzorii de temperatura tip PT100 Valorile rezistentei RT