densitatea fluidului

v

VSN vB

electrod (metalic)

pol magnetic (al unui electromagnet)tub izolator (conductă de curgere)

v

E1 E2

e

D

H

~U

Traductoare de debit

Măsurarea debitului este o problemă legată de curgerea unui fluid. Ca fenomen, curgerea este caracterizată prin viteză însă, de cele mai multe ori, interesează debitul.

Debitul poate fi:

volumic QV = volumul de fluid care trece printr-o secţiune a conductei de curgere, în unitatea de timp

masic Qm = masa de fluid care trece printr-o secţiune a conductei de curgere, în unitatea de timp

Qm = ρ . Qv

Traductorul de debit cel mai simplu se bazează pe faptul că un fluid care curge, poate pune în mişcare de rotaţie un sistem mecanic.

Traductorul de debit cu paletă

Se obţine prin montarea unei palete pe direcţia de curgere a fluidului.

Funcţionare: Datorită curgerii fluidului, asupra paletei acţionează o forţă care o roteşte în jurul articulaţiei, rotire care este pusă în evidenţă printr-un traductor de deplasare unghiulară; cu cât forţa este mai mare, cu atât unghiul α este mai mare.

Deplasarea paletei în mediul conductor lichid aflat sub acţiunea unui câmp magnetic produce, conform legii inducţiei electromagnetice, o tensiune electromotoare proporţională cu viteza de deplasare a lichidului prin conductă.

Dezavantaje : măsurarea modifică debitul de curgere a fluidului iar informaţia care se obţine este însoţită de erori.

Traductorul electromagnetic de debit

Schema de principiu a unui astfel de traductor este următoarea:

α

R = R0 (1 + α*Δθ)

rezistenţa electrică la o temperatură oarecare

rezistenţa electrică la temperatura de referinţă (de obicei, 20 ˚C)coeficient de variaţie a rezistenţei cu temperatura

variaţia de temperatură (faţă de temperatura de referinţă)

Indicaţia voltmetrului V este proporţională cu viteza de curgere, deci cu debitul fluidului.

Măsurătorile nu sunt influenţate de vâscozitatea fluidului, densitatea sau conductibilitatea acestuia şi nici de modul de curgere laminar sau turbulent.

Precizia de măsurare este de ± 1% la lichide cu o conductibilitate minimă de 100 μS/cm şi viteze între 0 – 1 m/s până la 10 m/s.

Traductoare de temperatură

Sunt dispozitive care convertesc temperatura într-o deplasare sau dilatare (gaz sau metal), într-o variaţie a unui parametru al circuitelor electrice (de obicei rezistenţă) sau într-o tensiune electromotoare.

Funcţionarea traductoarelor de temperatură are la bază proprietatea materialelor conductoare de a-şi modifica rezistivitatea electrică (deci şi rezistenţa electrică), în funcţie de temperatură, conform relaţiei :

Cele mai simple traductoare de temperatură sunt temometrele cu sau fără contact (reglabil sau nereglabil), ambele tipuri fiind cu mercur.

Măsurând (prin metode cunoscute) rezistenţa electrică a unui conductor cu o anumită temperatură, se pot obţine informaţii despre valoarea temperaturii respective.

Traductoarele termorezistive

Din această categorie fac parte :

termorezistoarele, care sunt traductoare termorezistive metalice, realizate cu materiale conductoare, fie ca o înfăşurare pe un suport izolant (termorezistenţe), fie ca un ansamblu de două conductoare (traductoare bimetalice), fie ca o peliculă (film) depusă pe o placă din aluminiu, oxidată (timbre termorezistive)

termistoarele, care sunt traductoare termorezistive realizate cu materiale semiconductoare

Termorezistenţele – sunt traductoare la care, odată cu modificarea temperaturii se modifică rezistenţa electrică a materialului conductor. Aspectul exterior al termorezistenţelor tehnice este similar cu cel al termocuplelor.

e

mV

M1

M1

M3M2

a. b.

Termocuplu Fire de extensie Circuit de măsură

Elementul sensibil al termorezistenţei este realizat dintr-o înfăşurare conductoare plată sau cilindrică, peste un suport izolant din mică, izoplac, ceramică, textolit ş.a. ; înfăşurarea conductoare este un fir din platină (-180 ÷ +6000 C şi mai rar –200 ÷ +10000

C), nichel (-100 ÷ +2500 C), cupru, wolfram, fier, fir bobinat neinductiv pe suport.

Cele mai utilizate sunt termorezistenţele din platină, care se folosesc şi ca etaloane de temperatură în intervalul 0÷6000C.

Traductoare bimetalice - sunt realizate din materiale metalice, fabricate din table sau benzi din componente diferite, unite intim între ele şi caracterizate de coeficienţi de dilatare termică liniară diferiţi.

Prin deformarea lamelei bimetalice la variaţii de temperatură, se pot închide sau deschide contacte electrice fixe sau reglabile cu temperatura.

În aplicaţiile industriale traductoarele bimetalice sunt elemente esenţiale în cazul protecţiei la suprasarcini a masinilor electrice, transformatoarelor, conductelor electrice, iar în scopuri mai puţin “industriale” sunt utilizate la aparatele şi dispozitivele electrocasice (calorifere, perne, plite, uscătoare, fiare de călcat etc.).

Termistoarele - sunt traductoare de temperatură realizate din material semiconductor, fenomenele de conducţie în acest caz fiind mult mai complexe.

Termistoarele de siliciu au o bună stabilitate pentru temperaturi între –50 ÷ +1200C. Până la 1200C, în mecanismul de conducţie intervine dopajul ce reduce mobilitatea purtătorilor de sarcină, pentru temperaturi mai mari, datorită ionizărilor termice, rezistenţa scade cu temperatura.

Traductoare termoelectrice (termocuple)

Constructiv, se realizează din două conductoare metalice sau aliaje diferite (termoelectrozi) sudate împreună la unul din capete.

Funcţionare : prin încălzirea locală a sudurii (joncţiunea de măsurare – capăt cald), datorită efectului termoelectric direct (efectul Seebeck) se va genera o tensiune termoelectromotoare la capetele libere ale conductoarelor (joncţiunea de referinţă – capăt rece) indicată de un milivoltmetru.

Electrodul M3 se utilizează la prinderea, lipirea, răsucirea sau sudarea capătului cald.

Tm > Tf Tm = Tf Tm < Tf

Cu toate că sensibilitatea termocuplelor este mai redusă decât a termorezistenţelor, ele nu produc semnal de ieşire dacă nu există o diferenţă de temperatură, însă sensibilitatea scade foarte mult la temperaturi scăzute.

Pirometrele

Permit măsurarea temperaturii prin intermediul energiei radiante, fără contact, în concordanţă cu legile radiaţiei termice.

Măsurarea se face prin comparaţie, adică pe imaginea suprafeţei radiante, ce emite o radiaţie în spectrul vizibil, se suprapune o lampă etalon.

Reglând curentul de filament se va modifica temperatura acestuia şi implicit culoare

În funcţie de temperatura filamentului Tf, valoarea curentului prin acesta constituie o măsură a temperaturii urmărite Tm .

Pirometrele obişnuite au domeniile: 7000C (filament roşu închis) şi temperatura maximă a filamentului 15000C, dar pot fi extinse până la 30000C prin utilizarea unor atenuatoare optice.

Pirometrele sunt foarte mult utilizate în siderurgie (metalurgie) pentru măsurarea temperaturii şarjei în cuptoare, furnale etc.

Adaptoare

Pe lângă elementul sensibil, în construcţia unui traductor intră şi adaptorul . Mai cunoscute sunt :

Adaptorul tensiune (rezistenţă)-curentAdaptorul ELT 160

Se foloseşte pentru obţinerea semnalului electric unificat, curent 2 - 10 mA, prin cuplarea cu un element sensibil de tip termorezistenţă sau termocuplu. Adaptorul se compune din:

bloc de gamă K71…H77 care servesc la obţinerea, la ieşirea lui, a unui semnal standard de curent continuu ±10 μA, în funcţie de semnalul de la ieşirea elementului sensibil;un amplificator de curent continuu cu modulare, amplificatoare în curent alternativ şi modulare; un bloc de liniarizare sau corecţie.

Semnalul de la ieşirea blocului de gamă se aplică înfăşurării de comandă a modularului magnetic, fiind transformat într-un semnal alternativ cu frecvenţa de 1000Hz. Acest semnal este amplificat şi se obţine la ieşire un semnal unificat 2-10 mA, proporţional cu mărimea de intrare a elementului sensibil (temperatura).

Caracteristica statică a ansamblului element sensibil - bloc de gamă poate fi neliniară, motiv pentru care este prevăzut un bloc de liniarizare sau corecţie, care are o caracteristică neliniară ce compensează neliniarităţile introduse de blocul de gamă sau elementul sensibil.

Adaptorul ELT162

Face parte din sistemul nou de automatizare (S.N.A.) – sistemul F (4–20 mA) şi este destinat să înlocuiască adaptoarele ELT162 (161), din sistemul E. Conţine un amplificator de curent continuu, realizat cu amplificator operaţional integrat care asigură o precizie foarte bună, sensibilitate, stabilitate cu temperatura şi amplificarea semnalelor obţinute de la ieşirea blocului de gamă.

Se foloseşte combinat cu următoarele tipuri de detectoare de temperatură:termorezistenţe Pt 50 şi Pt 100;termocupluri PR10%, PR 13%, Cromel-alunel, Fier-constant.

Adaptoare electronice deplasare-curent

Aceste tipuri de adaptoare sunt frecvent utilizate în cadrul sistemului electronic E, întrucât multe dintre traductoarele acestui sistem conţin elemente sensibile care au ca mărime de ieşire o deplasare liniară sau unghiulară. Aşa este cazul traductoarelor de presiune, nivel, debit.

Adaptorul deplasare unghiulară-curent ELT370 Foloseşte principiul convertirii unei deplasări mecanice (rotire) într-un semnal de

curent alternativ, a cărui amplitudine este proporţională cu deplasarea. Adaptorul ELT370 este plasat în aceeaşi carcasă cu elementele sensibile ale traductoarelor în care este cuplat.

Adaptoare forţă-curent

În cadrul traductoarelor din sistemul F se foloseşte un adaptor forţă-curent bazat pe principiul balanţei de forţe (echilibru de forţe).

Conţine un traductor diferenţial deplasare-tensiune de tip inductiv.