Traductoare de Temperatura

download Traductoare de Temperatura

of 33

  • date post

    29-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    68
  • download

    12

Embed Size (px)

Transcript of Traductoare de Temperatura

Argument

CUPRINS2Argument

3Capitolul I: Noiuni generale despre traductoare

31.1.Generaliti, caracteristici, clasificare

61.2.Traductoare de temperatur

8Capitolul II: Traductoare termorezistive

82.1. Termorezistene conductoare

112.2. Termorezistene semiconductoare

132.3. Traductoare termoelectrice

162.4. Traductoare pirometrice

20Capitolul III: Alte traductoare de temperatur

203.1. Traductoare bimetalice

213.2. Traductoare dilatometrice

213.3. Traductoare manometrice

23Capitolul IV: Norme de protecie a muncii i P.S.I.

26BIBLIOGRAFIE

27ANEXE

Argument

Obiectul lucrrii const n studierea principalelor tipuri de traductoare de temperatur i a principiilor de funcionare a acestora.

n prima parte a lucrrii vom prezenta noiuni generale despre traductoare, iar n partea a doua vom intra puin n detalii prezentnd traductoare termorezistive. Aceste tipuri de traductoare se compun la rndul lor n termorezistene conductoare, termorezistene semiconductoare, traductoare termoelectrice i traductoare pirometrice.

Pentru o mai bun informare despre aceste tipuri de aparate, vom mai prezenta i alte tipuri de traductoare de temperatur. Aceste sunt: traductoare bimetalice, traductoare dilatometrice i traductoare manometrice. Pentru a asigura condiii de munc normale i a nltura cauzele care pot provoca accidente de munc sau mbolnviri profesionale n ultima parte a lucrrii vom reaminti nite norme de protecia muncii i P.S.I.Capitolul I: Noiuni generale despre traductoare1.1. Generaliti, caracteristici, clasificareTraductoarele sunt elemente din structura sistemelor automate care au rolul de a msura valorile parametrului reglat i de a converti acest parametru (mrime) ntr-o mrime fizic ce este compatibil cu mrimea de intrare n elementul urmtor al sistemului. Traductoarele se compun din elementul sensibil i elementul traductor, conform figurii 1.

Fig. 1Elementul sensibil efectueaz operaia de msurare propriu-zis, iar elementul traductor asigur transformarea semnalului ntr-un alt semnal, n general electric sau pneumatic, unificat, semnal ce o preteaz pentru transmiterea la distan.Performanele traductoarelor pot fi apreciate pe baza urmtoarelor caracteristici:

Sensibilitatea reprezint limita raportului dintre variaia infinit mic a mrimii de ieire i cea de intrare, cnd ultima tinde spre zero, adic:

Este necesar ca aceast sensibilitate s fie constant pe tot domeniul de msur, adic elementul s fie liniar, n caz contrar sensibilitatea putndu-se defini n jurul oricrui punct de funcionare. n mod normal, elementele de msurat prezint un anumit prag de sensibilitate, adic o valoare limit i sub care nu mai apare o mrime msurabil la ieire. Precizia se definete ca valoarea relativ a erorii exprimat n procente:

Elementele de msurat din sistemele automate au clase de precizie de 0,2 - 1,5 %, fiind necesar s fie cu cel puin un ordin de mrime superioar preciziei reglajului n ansamblu. Liniaritatea se refer la aspectul caracteristicii statice a elementelor i, aceast caracteristic nu trebuie s prezinte curburi i histerezis pe tot domeniul de variaie al mrimilor de intrare i ieire. Comportarea dinamic. Aceast caracteristic se refer la capacitatea elementului de a reproduce ct mai exact i fr ntrziere variaiile mrimii msurate. Se apreciaz pe baza funciei de transfer a elementului, adic pe baza constantelor de timp ce intervin sau, uneori pe baza benzii de trecere. Reproductibilitate, reprezint proprietatea elementelor de a-i menine neschimbate caracteristicile statice i dinamice pe o perioad ct mai lung de timp, n anumite condiii de mediu admisibile. Timpul de rspuns reprezint intervalul de timp n care un semnal aplicat la intrare se va resimi la ieirea elementului. Acest timp poate fi orict de mic, dar niciodat nul, putnd fi asimilat cu ineria. Gradul de finee se caracterizeaz prin cantitatea de energie absorbit de traductor din mediul de msur, recomandndu-se s fie ct mai mic pentru a nu influena desfurarea procesului. Alegerea traductorului se va face n funcie de parametrul reglat, n funcie de mediul de msur, n funcie de tipul semnalului: continuu, electric sau neelectric, discontinuu, .a.

Clasificarea traductoarelor este o problem destul de dificil, deoarece varietatea acestora este multipl. Una din variantele de clasificare, n funcie de mrimea de intrare i cea de ieire, este prezentat schematic n figura 2.

Un alt mod de clasificare, dup cel prezentat poate fi fcut n raport de mrimea de natur neelectric pe cale electric. n acest caz vom avea:

Traductoare pentru mrimi geometrice: rezistive, inductive, capacitive i numerice de deplasare; cu radiaii; de proximitate. Traductoare pentru mrimi cinematice: de vitez; de acceleraie; de ocuri i vibraii; giroscopice. Traductoare pentru mrimi mecanice: elastice (traciune, compresie, ndoire, cuplu); tensometrice rezistive; cu coard vibrant; magnetostrictive; de for; de cuplu. Traductoare pentru mrimi tehnologice: presiune, debite, nivel, temperatur. Alte traductoare: integrate, etc.

Traductoarele se mai pot clasifica dup urmtoarele criterii: Dup parametrul msurat: traductoare de temperatur, presiune, debit, nivel, pH, compoziie, concentraie, etc. Traductoarele i bazeaz funcionarea pe fenomene sau proprieti ale materialelor care permit transformarea unor mrimi fizice n altele cum ar fi: dilatarea corpurilor, variaia rezistenei electrice, pierderea de presiune pe rezistene hidraulice sau pneumatice etc. Dup natura fenomenului care st la baza funcionrii lor. traductoare: electrice, pneumatice, chimice, de radiaie etc.

1.2. Traductoare de temperaturTraductoarele de temperatur sunt dispozitive care convertesc temperatura ntr-o deplasare sau dilatare (gaz sau metal), ntr-o variaie a unui parametru al circuitelor electrice (de obicei rezisten) sau ntr-o tensiune electromotoare.

Funcionarea traductoarelor de temperatur are la baz proprietatea materialelor conductoare de a-i modifica rezistivitatea electric (deci i rezistena electric), n funcie de temperatur, conform relaiei :

Cele mai simple traductoare de temperatur sunt termometrele cu sau fr contact (reglabil sau nereglabil), ambele tipuri fiind cu mercur.Traductoarele cu contact cu obiectul de msurare se mpart la rndul lor in dou categorii:

a) cu senzori neelectrici:

bazate pe dilatarea:

solidelor (metale). Sunt cu tij sau cu bimetal;

lichidelor (mercur, alcool);

gazelor (manometre).

cu senzori chimici, la care orice dilatare a unui corp poate fi preluat de un traductor de deplasare, realizndu-se astfel un termometru bazat pe dilatare. Ca exemple, amintim: termometrele cu bimetal (-20C...+400C, acuratee 2% i timp de rspuns 45 s);b) cu senzori electrici: termorezistoare, termocupluri, jonciuni p-n. Etc

Cnd contactul direct al traductorului cu obiectul de msurare nu este posibil (temperatura este foarte nalt sau punctul n care trebuie msurat nu este accesibil), pentru msurarea temperaturii se utilizeaz pirometre, termometre n infrarou, captatoare de imagini n infrarou (scanere IR), senzori cu fibre optice.Capitolul II: Traductoare termorezistive

2.1. Termorezistene conductoare

La termorezistene, odat cu modificarea temperaturii (datorit variaiei energiei interne proprii) materialele din care se confecioneaz sufer o serie de schimbri ce se refer la structura cristalin, agitaia termic .a., schimbri ce duc la modificarea rezistenei electrice n raport cu temperatura. Aceast dependen poate fi exprimat cel mai simplu prin relaia:

R = Ro.(1 + .T) (3)

unde Ro e rezistena electric la 0 C, e coeficientul de temperatur iar T este variaia de temperatur.

Elementul sensibil al termorezistenei este realizat dintr-o nfurare plat sau cilindric peste un suport izolant din mic, izoplac, ceramic, textolit, .a., cu un fir bobinat neinductiv pe suport i fixat de acesta prin impregnare sau presare mecanic.

Aspectul exterior al termorezistenelor tehnice este similar cu cel al termocuplelor i prezentat n figura 3, realizndu-se n varianta cu unul sau cu dou elemente sensibile.

Dependena cu temperatura a rezistenei electrice se exprim prin coeficientul de temperatur al conductorului din care se execut nfurarea elementului sensibili definit ca mrime a variaiei rezistenei de 1 la o variaie de 1 C a temperaturii. Deoarece acest coeficient nu este dependent numai de natura materialului folosit, ci i de valoarea temperaturii, se obinuiete a se lua n calcule o valoare medie stabilit pentru intervalul 0100 C pe baza relaiei:

R100 fiind rezistena electric n ohmi la 100 C.

La alegerea materialelor din care se execut termorezistoarele se va ine cont de urmtoarele criterii:

rezistivitate mare pentru reducerea gabaritelor; coeficient de variaie a rezistivitii cu temperatura ridicat , ceea ce permite i sensibiliti ridicate; caracteristica de transfer s prezinte o bun liniaritate pentru a nu utiliza circuite suplimentare de liniarizare; o bun stabilitate n timp i la aciunea agenilor chimici; puritate ridicat pentru o bun reproductibilitate; pre de cost redus.

Toate aceste cerine nu pot fi ndeplinite simultan, n realizarea termorezistenelor folosindu-ce materiale ca: platina (-180 +600 C i mai rar 200 +1000 C), nichelul (-100+250 C), cupru, wolfram, fier. Cele mai utilizate sunt termorezistenele din platin, care se folosesc i ca etaloane de temperatur n intervalul 0600 C.

Cu toate c nichelul are o sensibilitate mai mare dect platina, acesta are o aplicabilitate mai redus deoarece se oxideaz la temperaturi ridicate i prezint fenomenul de tranziie la temperatura de 350 C ceea ce modific accentuat rezistivitatea. In acelai timp, nichelul prezint neliniariti importante.

O foarte b