Traductoare de vitez i turaieNoiuni fundamentale :Viteza, prin definiie, este o mrime vectorial. Dac direcia (suportul) de deplasare a corpului n micare este dat, atunci traductoarele de vitez furnizeaz un semnal care reprezint modulul vitezei i uneori sensul acesteia. Viteza liniara unui punct material n micare pe o dreapt la momentul t este dat de relaia :] s / m [ ;dt) t ( dx) t ( v (7.1)Pentru un interval de timp t, suficient de mic (astfel nct viteza s poat fi considerat constant) viteza liniar se poate exprima prin : ;txv(7.2)unde : x este distana parcurs pe dreapt de punctul material n intervalul de timp t , considernd micarea uniform.n cazul unui punct material n micare circular, viteza unghiular la momentult va fi : [ ] s / rad ;dt) t ( d) t ( (7.3)unde :) t ( este poziia unghiularapunctului material la momentultfa de origine. Pentru intervalul de timpt suficient de mic, astfel nct viteza unghiular s poat fi considarat constant, aceasta se exprim prinrelaia : ;t (7.4) - msura unghiului parcurs (" mturat ") de raza vectoaren timpul t.Observaie:De obicei, n loc de viteza unghiular se folosete mrimea denumitturaiesauvitez de rotaie, exprimat n [rot/min] sau[rot/s].7.1Principii i metode utilizate n msurarea vitezeiPrincipiile de msurare a vitezeideriv din relaiile(7.2) i (7.4). Uneori principiilei metodele de msurare pot fi consecine ale unor legi fizice ca de exemplu: legea induciei electromagnetice, efectul Doppler etc. a) Msurarea vitezei (liniare sau unghiulare) prin intermediul distaneiparcurse ntr-un interval de timp dat.- Se marcheaz pe traiectoria mobilului, repere situate la o distan constant i relativ mic ntre ele, notate cu xrespectiv .Considernd un interval de timp 0T cunoscut, suficient de mare, astfelnct mobilul streac prin dreptul mai multor repere ( i ) - distana parcurs de mobiln acest timp va fi :x i x ,(7.5)respectiv, unghiul parcurs n cazul micrii circulare va fi : i ; (7.6) Viteza liniar a mobilului se exprim prin: i KTx ivx0 (7.7)Capitolul 7

undeconstant,TXK0x iar i este numrul de repere. Viteza unghiular se exprim prin :

i KTi0 (7.8)unde . ctTK0 Rezult c operaia de msurare a vitezei const n determinara numrului i.n subcapitolul 7.2 se prezint un exemplu de traductor pentru msurarea vitezei liniare, care utilizeaz principiul menionat mai nainte.b) Cronometrarea timpului de parcurgere a unei distane date. Considernd pe dreapta ( pe suportul) pe care se deplaseaz mobilul, dou repere fixe situate la distana L0 (cunoscut), viteza mobilului se poate determina prin msurarea intervalului de timpt n care mobilul parcurge distana L0 dintre cele dou repere. Se obine : ;tLv0(7.9)Analog se detrmin viteza unghiular, considernd cele dou repere pe circumferina pe care se deplaseaz un punct material solidar cu mobilul aflat n micare de rotaie: t10 ;(7.10)unde 0 -esteunghiul la centru determinat de cele dou repere, iar t- timpuln care mobilul parcurge arcul dintre cele dou repere.Unexempludetraductor pentrumsurareavitezei liniare, bazat peprincipiulmenionat anterior, este prezentat n cele ce urmeaz.c) Legea induciei electromagnetice.Tensiunea electromotoare indus pe o curb nchis (C) nedeformabil, din material conductor, este egal i de semn contrar cu viteza de variaie n timp a fluxului magneticc printr-o suprafa oarecare,Sc, care se sprijin pe curba c : ; A d Bdtddt) t ( d) t ( ecScc (7.11)unde: Beste inducia magnetic, iar A d - elementul de arie.n cazul unei bobine cu N spire, fluxul total prin bobin va fide N ori mai mare dect fluxul printr-o spir: cN , (7.12)iartensiunea electromotoare indus n bobin va fi: ; dtd-N ) t( ec (7.13)n aplicaiile industriale, micarea de translaie se obine dintr-o micare de rotaie. Cunoscnd viteza unghiular , a unui disc de raz r, viteza liniar (pe direcia tangentei) la periferia discului va fi :

r v (7.14) Aceasta relaie arat proporionalitateavitezei liniare cu cea unghiular.140

ntruct traductoarele de turaie sunt mai uor de reali zat dect traductoarele de vitez liniar, n aplicaiile industriale,cele mai utilizate sunt traductoarele de turaie. Excepie fac cazurile n caremsurrile de vitez liniar sunt obligatorii (n cazul benzi transportoare, laminoare etc).7.2. Traductoare de vitezliniar7.2.1. Traductor de vitez liniar bazat pe msurarea distanei parcurse ntr-un interval de timp dat.Mobilul se mic solidar cu rigla gradat (R).Reperele sunt fante echidistante cu x. Rigla se afl ntre sursa de lumin (SL) i elementul sensibil fotoelectric (ES).Schema de principiu a traductorului de vitez liniar utilizeaz principiul traductorului de deplasare incremental i este prezentat n figura 7.1Fig. 7.1 Traductor numeric de vitez liniarImpulsul de durat T este obinut de la un generator de tact (GT) prin intermediul generatorului monoimpuls (GMI) la comanda Start. Poarta logic P (care reprezint un circuit I) este deschis pe durata T, iar impulsurile generate de elementul sensibil i formate prin circuitul formator de semnal (FS) sunt numrate de numrtorul N. n acest numrtor (pe durata T) se nscrie numrul : n = f T. (7.15)unde : f este frecvena impulsurilor date de elementul sensibil ES.Dac pe durata T mobilul parcurge distana X, atunci :; T xXf (7.16)Deci;xTTxn (7.17)ntruct KxT= constant, rezult: . v k n (7.18)Deci numruldeimpulsuri (n)nscrisnnumrtorul N, estedirect proporionalcu viteza liniar (v).7.2.2. Traductor de vitez liniar bazat pe cronometrarea timpului de parcurgere a unei distane cunoscute.Se monteaz, paralel cu traiectoriamobilului (M)dou sonde fotoelectrice 1SFi 2SF(formate din emitor i receptor de flux luminos) n dreptul punctelor fixe x1i x2situate pe traiectoria mobilului. Distana dintre punctele (fixe) x1i x2este L0. Pe mobilul M ,ce se deplaseaz ,se aplic o band reflectorizant (BR) , figura 7.2.Capitolul 7

Cnd mobilulajungecu BR n dreptul reperului1x sonda1SF d un impuls carepune bistabilul B n starea " 1" logic (iniial B se afl n starea " 0 " logic), iar cnd ajunge cuBR ndreptul reperului 2x , sonda2SF d un impuls care determin trecereabistabilului nstarea " 0 " logic.Fig. 7.2 Schema de principiu a unui traductor numeric de vitez liniar, bazat pe msurarea timpului de parcurge a unei distane cunoscuteNotnd cutdurata impulsului dat de bistabil (timp ce reprezint durata n care mobilul parcurge distana L) i raportnd distana L la timpul t rezult viteza liniar : v= L/t ;(7.19)Observaie: raportul tL se calculeaz cu ajutorul unei scheme utilizat la adaptorul numeric de turaie cu inversarea perioadei, prezentat n subcapitolul 7.4.7.3. Traductoarele de turaie Aceste traductoare convertesc turaia ntr-un semnal electric calibrat, utiliznd principiile de msurare menionate. O prim clasificare a traductoarelor de turaie trebuie fcut dup destinaia acestora n sistemelede reglareaturaiei.Astfel, traductoarele de turaie pot fi:a) Traductoareanalogice de turaie, cnd acestea au semnalul de ieire unificat (curent continuu sautensiune continu) fiind utilizate n cadrul sistemelor de reglare analogic a turaiei.b)Traductoarenumerice de turaie, cnd acestea genereaz la ieire semnale numerice (ntr-unanumit cod) fiind utilizate n cadrul sistemelor de reglare numeric a turaiei.O alt clasificare a traductoarelor de turaie se poate face dup tipul (natura) elementelorsensibile.Din acest punct de vedere, traductoarele de turaie sunt:a)Traductoare cu elemente sensibile generatoare , la care semnalul de ieire este o tensiuneelectric dependent deturaie, obinut pebazalegii induciei electromagnetice. Dinaceastcategorie, cele mai utilizate sunt tahogeneratoarele de curent continuu sau de curent alternativ ielemente sensibile cu reluctan variabil.b) Traductoare cu elemente sensibile parametrice , la care variaia turaiei modific un parametru de circuit electric (R, L, C ), care moduleaz o tensiune sau un curent generat de o surs auxiliar.Cele mai utilizate elemente sensibile n construcia traductoarelor de turaie sunt cele fotoelectrice saude tip senzori integrai de proximitate, descrii n capitolul 5 .7.3.1. Tahogeneratoare de curent continuu Acesteasunt micromaini electrice(microgeneratoare) dec.c. care furnizeaz la borne o 142

tensiune continu proporional cu turaia avnd nivele i puteri suficient de mari, nct pot fi folosite directn SRA. Excitaia poate fi separat saucu magnei permaneni (cea mai rspndit).Rotorul poate fi de tipcilindric, de tipdisc sau de tip pahar.Rotorul cilindriceste realizat din tole de oel electrotehnic, iar nfurarea este plasat n crestturinclinate n raport cu generatoarea. Constantele de timp ale tahogeneratoarelor de c.c. sunt sub 10 ms (ms 10 TTg ). Pentru constante de timp mai mici se cer utilizatetahogeneratoare cu rotor disc sau pahar. - Rotorul disceste realizat din fibre de sticl sau rin epoxidic, pe care sunt lipitenfurrile (utiliznd tehnica circuitelor imprimate) i care se rotete n faa magneilor permaneni - plasai paralel cu axa. - Rotorul pahar are nfurrile lipite pe un pahar realizat din fibre de sticl sau rin epoxidic, iar magneii permaneni sunt plasai la fel ca la tahogeneratorul cu rotor cilindric. Prin aceste soluii constructive ultimele dou tipuri de rotoare ofer constante de timp mult mai mici. Astfel,constantelede timp mecanice se reduc sub o milisecund, iarconstantele de timp electrice sunt mai mici dect 0,05 ms. Schema de principiu unui tahogenerator de curent continuu cu magnei permaneni i rotor cilindric este datn figura 7.3.Fig.7.3- Schema constructiva unuitahogeneratorde curent continuuFig. 7.4 Forma tensiunii de la ieirea tahogeneratorului de curent continuuSemnificaianotaiilor din figura 7.3 este: MP - magnei permaneni;SM - unt magnetic;P - perii ;R - rotor ;C - colector ; K- carcas; ALNICO - aliaj care asigurstabilitate n timp i cu temperatura.Magneii permaneni (MP) sunt realizai dinaliajedetipALNICO, careauobun stabilitatentimpcutemperatura. Totpentru stabilitate cutemperatura seprevd unturile magnetice de compensare (SM). Colectorul (C) are lamelele din cupru, iar periile sunt realizate dingrafit. ncazul tensiunilormici (sub1V), corespunztoareturaiilor mici, colectorul se realizeaz dinaliajemetalicececonin argint,iar periile sunt din argint grafitat.Ansamblul colector perii fiind un redresor mecanic, tensiunea) t ( ue de la ieirea tahogeneratorului nu este strict continu, ci prezint ondulaii (figura 7.4.), datorit fenomenului de comutaie ntre lamelele colectoare i perii. Aceste ondulaii devin mai mici, dac numrul lamelelor colectoare este mare.Secauto soluiedecompromis deoarece creterea numrului de lamele duce la creterea inacceptabil a gabaritului.nacelai scopdereducereaondulaiilorsepotfolosifiltre trecejoslaieirea tahogeneratorului, care ns conduc la creterea timpului de rspuns (crete constanta de timp a Capitolul 7

tahogeneratorului).Tahogeneratoarele de c.c au sensibilitate redus datorit legii inducieielectromagnetice inu potfunciona corect la turaiimici (cresc erorile deneliniaritate i de ondulaie). Deregul, gama de turaii acoperit de tahogeneratoarele de curent continuu este de 50 rot/min 5000 rot/min .Observaie:Tahogeneratoarele de curent continuu pot fi utilizate i n acionrile reversibile.Funcionarea tahogeneratorului se analizeaz n dou regimuri:a) la funcionarea n gol - caracteristica static este liniar , exprimat prin relaia : ; n K ETg 0 (7.20)unde:0E este tensiune electromotoare, n - turaia [minrot], iargTK- sensibilitatea tahogeneratorului, numit i constanta tahogeneratorului care depinde de :numrul perechilor de poli(p); numrul cilor de curent din rotor (2a); numrul de conductoare (N); fluxul dat de magneii permaneni (0 ).

60 aN pK0Tg (7.21)Uzual sensibilitatea (gTK)are valori cuprinse ntre1 i 10 .minrotmVb) la funcionarea n sarcin - tensiunea la borne este exprimat prin relaia :

p A i 0 eU I R I n K E U (7.22)unde:I n Ki estecderea de tensiune ce reprezintreacia indusului, fiindproporional cu turaia (n) i curentul rotoric ( I ); RA I-cderea de tensiune pe circuitul rotoric,iar UP - cderea de tensiune la perii.Eroarearelativ(r ) de conversieaturaiei n tensiune lamersulnsarcineste dat de relaia: 1n K RR1n K R Rn K Ri ASi A Si Ar+ + + + + (7.23)Dinultima relaie se observcpentru a reduce eroarea (r ) trebuiesc ndeplinite condiiile SRs fiemare, AR sfie micireacia indusului ( n Ki ) s fiemic.Principalele caracteristici tehnico funcionale ale tahogeneratorului de c.c. sunt:a) Tensiunea electromotoare la 1000 rot / min ( KE ) care este dat n111]1

minrot 1000Vi reflect sensibilitatea tahogeneratorului;b) Rezistena electric (intern) la borne AR (necesarpentru dimensionarea rezistenei de sarcin);se adopt : A SR R >>144

c) Turaia maximmaxn .d) Curentul nominal IN (necesar pentru dimensionarea rezistenei de sarcin).e) Eroarea maximde neliniaritate definit prin relaia: [%] 100EE EmaxCC Mn

,_

(7.24)unde EMeste tensiunea electromotoare msurat la diferite turaii (n), iar: ] V [1000nK EE C .f) eroarea de reversibilitate la 1000 minrot, definit prin relaia:

( )[%] 100K , K minK - KEst . EdrEst. Edrrev ; (7.25)unde EdrKi EstKreprezint valoarea KE la rotirea spre dreapta, respectiv spre stnga, cu n= 1000 minrot;g) - ondulaia maxim (pe diferite domenii de turaie) exprimat prin raportul:

[%] 100UUBmaxemax R

,_

;(7.26)unde: max RU- este valoarea maxim a tensiunii de ondulaie iar eUeste valoarea medie a tensiunii de ieire.Observaie:Tahogeneratoareledecurent continuuseconstruiescastfel nct Bsnude-peasc 3%.7.3.2.Tahogeneratoare de curent alternativAceste tahogeneratoare pot fi de tip sincron sau asincron. Cele mai utilizate sunt tahogeneratoarele sincrone (datorit simplitii constructive) i se prezintn cele ce urmeaz.Tahogeneratoarele sincrone de curent alternativ genereaz o tensiune sinusoidal monofazat a crei, valoare efectiv i frecven sunt dependente de turaie. Constructiv, acest tahogenerator, este format din : stator realizat dintoledeoelelectrotehnic pe care se afl bobine, iar rotorul este construit din magnei permaneni - ce formeaz mai multe perechi de poli (figura 7.5).Domeniul turaiilor de lucru este de 100 minrot5000minrot. Funcionarea la turaii mici este limitat de faptul c viteza de variaie a fluxului magnetic nu este suficient pentru ncadrarea n limitele de eroare.Capitolul 7

Fig. 7.5. Schema constructiv a tahogeneratorului sincron de curent alternativ n domeniul de funcionare (precizat anterior) tensiunea electromotoare generat este sinusoidal fiind dat de relaia : ,_

t n602sin K W60n 2) t ( e0 w 0;(7.27)unde: n este turaia n [ rot/min ]; W - numrul de spire(pentru un pol); Kw - o constant ce depinde de tipul nfurrii;0 -amplitudinea fluxului magnetic (rotoric).Amplitudinea tensiunii din (7.27) poate fi ordinul sutelor de voli. Valoarea efectiv a tensiunii electromotoare induse este proporional cuturaiafiind exprimat prin relaia : n K n K w602E0 W 0 (7.28)Observaie :Deoarecefrecvenatensiunii ) t ( e0depinde de turaie, lafuncionarepeimpedande sarcin (SZ ) finit, liniaritatea poate fi afectat ajungndu-se la erori inadmisibile. Ca urmare, n locul valorii tensiunii efective sau a valorii maxime a tensiunii se utilizeaz (pentru conversia turaiei) frecvenatensiunii ) t ( e0, conform cu relaia (7.27), datderelaia : 60nf ;(7.29) Principalele caracteristici tehnico funcionale sunt :- valoarea efectivatensiunii E0 , la 1000 rot/min.- turaia maxim; curentul nominal (la turaia maxim);- rezistena nfurrii statorice;- frecvena tensiunii electromotoare la 1000 rot/min.Adaptoarele pentru tahogeneratoarele de c.a. sunt simple, fiind formate dintr-un redresori un filtru dac pentru msurarea turaiei este folosit amplitudinea tensiunii) t ( e0.Dac este folosit frecvena(f) pentru msurarea turaiei, tahogeneratorul se conecteaz la un adaptor numeric, similar cu cele prezentate n subcapitolul 7.4.7.3.3. Traductoare de turaie cu reluctan variabilElementul sensibil la aceste traductoare este compus dintr-un magnet permanent - prelungit cu un miez de fier (pe care este nfurat o bobin) aflat la mic distan de periferia unui disc din material feromagnetic figura 7.6. Discul poate fi danturatsau prevzut cufante echidistante. Acesta este montat pe axul a crui turaie se msoar146

a) Element sensibil care genereaz mai multe impulsuri la o rotaieb) Element sensibil care genereaz un singur implus la o rotaiea) Forma tensiunii Ue(t) b) Forma tensiunii Ue(t)Fig. 7.6. Modaliti de realizare a elementului sensibil cu reluctan variabil i forma tensiunii Ue(t)Magnetul, miezul de fier i discul formeaz un circuit magnetic a crui reluctan variaz n funcie de poziia dinilor discului fa de miezul magnetic.Cnd un dinte al discului se afl n prelungirea miezului, reluctana este minim, iar cnd n prelungirea miezului se afl un spaiu liber al discului, reluctana este maxim.Variaia de reluctan duce la variaia de flux magnetic prin bobin, ceea ce va induce o tensiune) t ( ue n bobin conform legii induciei electromagnetice:

dtd) t ( ue ; (7.30)La o rotirea discului(cu o vitez suficient de mare nct derivata fluxului s poat crea o tensiuneelectromotoare sesizabil) se obine un numr de impulsuri egal cu numrul de dini (z) de pe circumferina discului, figura 7.6.Frecvena(f) atensiunii electromotoareindusern bobin este :Z n f (7.31)unde : Z estenumrul de dini (fante), iar n turaia n rot/ s.Elementele sensibile cu reluctana variabil nu se pot utiliza la turaii joase i foarte joase, deoarece n aceste cazuri amplitudinea implusurilor fiind dependent de turaie, poate s scad sub pragul de sensibilitate al adaptorului. Creterea sensibilitii la turaii mici este posibil prin utilizarea unor discuri cu un numr mare de dini.Pentru obinerea unui semnal unificat la ieirea traductorului, proporional cu turaia, elementul sensibil trebiue conectat la un adaptor analogic.Schema bloc a traductorului analogic de turaie (ES+ADAPTOR) cu reluctan variabil este prezentat n figura 7.7. Capitolul 7

Fig. 7.7- Schema bloc a traductorului analogic de turaie cu reluctan variabilSemnificaia notaiilor este:ES- element sensibil; A+R- amplificator +redresor; F.S. - formator desemnal; M monostabil; DM - dispozitiv de mediere; EE - etaj de ieire.Funcionareatraductorului seexpliccuajutorul diagramei desemnaledatnfigura7.8. Semnalul UES, avnd perioada T, furnizat de elementul sensibil (ES) este amplificat i redresat monoalternan de ctre blocul amplifcator redresor (A+R). Dup ce este format de ctre blocul FS, semnalul purttor de informaie referitor la turaie este aplicat monostabilului M care genereaz impulsuri dreptunghiulare de amplitudine constant (U0) i durat fixat (0t ), avnd aceeai perioad T. Tensiunea UM de la ieirea monostabilului este mediat prin dispozitivul de mediere DM pe o duratT T0 >> , rezultnd o tensiune continu UDM proporional cu turaia:

n K60nt UT1U tU tT iidt ) t ( UT i1dt ) t ( UT1U0 0 0 0T i00 0 MT0M0DM0 (7.32)n condiia:T ) 1 i ( T T i0 + < , unde i este numrul de impulsuri.Fig. 7.8 Diagrama de semnale pentru traductorul analogic de turaie cu reluctan variabilEtajul de ieire (EE) furnizeaz unsemnal unificat de tensiune (UE) sau de curent (IE) proporional cuturaia(n). Acest traductor poatefi utilizat lamsurareaturaiilor ntr-un domeniu larg (100 rot/min300.000 rot/min). Observaie: Elementul sensibil cu reluctanvariabil poate fi conectat la un adaptor numeric, crescnd astfel precizia i timpul de rspuns.148

7.3.4. Traductoare de turaie cu elemente fotoelectriceAceste traductoare utilizeaz elemente sensibile de tip fotoelectric care detecteazvariaiile unui flux luminos, dependente de viteza de rotaie, folosind n acest scop un dispozitiv modulator acionat de axul a crui turaie se msoar (figura 7.9).Dup modul n care se obin variaiile fluxului luminos, dispozitivele modulatoare sunt de dou tipuri:a cu ntreruperea fluxului luminosb cu reflexia fluxului luminos.n cazul ntreruperii fluxului luminos, elementul sensibil este de forma celui din figura 7.9-a fiind alctuit dintr-o surs de radiaii luminoase (SL) n spectrul vizibil sau infrarou i un element fotoelectric(EF), ntrecareseaflundiscopac(D) prevzut cuorificii (fante) echidistante aezate pe un cerc concentric discului. Uneori discul D este transparent i fantele sunt opace.Elementul fotoelectric (fotodiod sau fototranzistor) i sursa de radiaii luminoase (SL) sunt aliniate pe o dreapt paralel cu axul discului i care intersecteaz cercul cu orificii de pe disc. Cnd un orificiu se gsete pe dreapta ce unete SL cu EF, radiaia luminoas produce deblocarea elementului fotoelectric, iar cnd ntre EF i SL se gsete partea opac a discului, elementul fotoelectric este blocat. AttSL ct i EF sunt prevzute cu lentile de focalizare (L1 i L2). Cnd discul se rotete, orificiile sale trec succesiv prin calea de lumin dintre SL i EF, obinndu-seimpulsuri luminoase, care, ajungndpeEF, sunt convertitecuajutorul unor circuite electronice,n impulsuri dreptunghiulare de tensiune compatibile (compatibile TTL). Frecvena acestor impulsuri este egal cu viteza de rotaie a discului (n rot/s) multiplicat cu numrul deorificii depedisc. Rezultorelaiededependendetipul (7.31), ncarez reprezint numrul de orificii: f=n.z.a) - Element sensibil fotoelectric cu ntreruperea fluxului luminosb)- Element sensibil fotoelectric cu reflexia fluxului luminosFig. 7.9 Principii de funcionare ale elementelor sensibile fotoelectriceObservatii:-Constructiv, sursa SL, lentilele L1i L2ct i elementul fotoelectric (FF) sunt ncapsulate ntr-o sond sau cap de citire.-Creterea sensibilitii elementului sensibil presupune utilizarea unui fototranzistor ca element fotoelectric (EF).-Pentru eliminarea erorilor de msurare, cauzate de lumina natural se utilizeaz optocu-ploare cu funcionare n domeniul infrarou. Astfel, SL este nlocuit de un LED cu emisie n infrarou, iar EF este un fototranzistor pentru domeniul de infrarou.Capitolul 7

n figura 7.10-a este prezentat schema circuitului de formare a impulsurilor pentru un element sensibil cu fotodiod, iar n figura 7.10-b se prezint forma tensiunii de ieire, furnizat de circuitul de formare. Valorile UH (nivel nalt) i UL (nivel sczut) corespund nivelelor de ten-siuni specifice circuitelor integrate TTL.Varianta realizrii elementului sensibil fotoelectric prin reflexia fluxului luminos este prezentat n figura 7.9-b. n acest caz turaia unui disc sau a unei piese aflate n micare de ro-taie este convertit ntr-un tren de impulsuri fr a necesita un disc auxiliar montat pe ax. Pe axul sau piesa care se rotete se marcheaz un reper (sau mai multe repere echidistante) sub for-ma unui dreptunghi, cu vopsea reflectorizant sau se lipete o band reflectorizant (figura 7.9-b).Reperele reflectorizante trebuie s alterneze cu zone nnegrite care absorb radiaia lumi-noas. Sursa SL i elementul fotoelectric EF se dispun n aa fel nct, radiaia luminoas emis de SL i reflectat de reperul reflectorizant s cad pe EF, care devenind activ s emit un im-puls de tensiune. Formatorul de impulsuri poate fi de acelai tip cu cel prezentat n figura 7.10-a, iar frecvena impulsurilor este dat de aceeai relaie (7.31), n care z reprezint numrul de repere reflectorizante de pe ax sau de pe piesa n micare de rotaie.Fig. 7.10a) circuit electronic de formare a impulsurilor; b) forma tensiunii de ieireDomeniul de utilizare al elementelor sensibile fotoelectrice este cuprins ntre 1 rot/m in i 107 rot/min, dac discul sau axul n rotaie este prevzut cu un singur reper, dar limita superioar poate fi micorat la turaii mai mici, folosind mai multe repere pe disc (sau ax).Traductoarele de turaie cu elemente fotoelectrice sunt foarte rspndite datorit urmtoarelor avantaje:gamlargde turaii(inclusivturaiifoarte joase); construciesimpl;ncrcarea axului cuuncupluneglijabil saunul (ncazul EScureflexie) i lipsauzurii mecanice. Dezavantajul esenial l reprezint apariia erorilor de msurare n medii cu praf, fum sau lumini exterioare puternice.Schemele adaptoarelor numerice pentru elemente sensibile de tip fotoelectric sunt date n 7.47.3.5 Elementele sensibile magnetice pentru traductoarele de turaieFrecventutilizatcaelement sensibilmagnetic nconstrucia traductoarelorde turaie este senzorul magnetic comutator, integrat, bazat pe efectul Hall, care a fost prezentat n cap.5 (seriile SM 230 iSM 240). n figura 7.12-a s-a prezentat un detector de turaie cu senzor magnetic comutator (SMC) cu ecranarea cmpului magnetic, iar n figura 7.12-b este prezentat detectorul de turaie cu senzor magnetic comutator ce funcioneaz prin concentrarea cmpului magnetic.150

a) Detector de turaie cu senzor magnetic comutator prin ecranarea cmpului magneticb) Detector de turaie cu senzor magnetic comutator prin concentrarea cmpului magneticFig. 7.11 Principii de realizarea a detectorului de turaie cu senzor magnetic Se observ c n figura 7.11-a, ecranarea cmpului magnetic se obine aeznd senzorul (SMC) i magnetulM de opartei de alta a discului feromagnetic D, fixat pe axul a crui turaie se determin. Discul D este prevzut cu o decupare mai mare dect suprafaa activ a senzorului, iar SMC i magnetul M sunt situai pe o ax comun paralel cu axul A. Distana dintre SMC i M se alege astfel nct atunci cnd centrul decuprii se afl pe axa comun a celor dou elemente (SMC i M) s fie atins pragul de deschidere (activare) a senzorului, iar cnd senzorul este ecranat de discul D, senzorul s se blocheze.Pentru o ecranare sau concentrare sigur a cmpului magnetic, grosimea discului trebuie s fie mai mare de 1 mm.n cazul detectorului din figura 7.11-b, pe axul A a crui turaie se msoar, este fixat tamburul T din material feromagnetic a crui grosime trebuie s asigure prin decupare o fant cu suprafaa mai mare dect suprafaa activ a senzorului magnetic comutator (SMC). Funcionarea acestui detector se bazeaz pe concentrarea liniilor cmpului magnetic de ctre tamburul T, atunci cnd senzorul este plasat ntr-un cmp magnetic insificient de intens pentru a realiza comutarea (deschiderea) lui.Astfel, cnd tamburul T se afl n dreptul senzorului se depete pragul magnetic de deschidereasenzorului, iar cnddecupareatamburului estendreptul senzorului areloc blocarea acestuia, datorit dispersiei liniilor de cmp magnetic. Fig. 7.12- Forma tensiunii de ieire pentru detectorul de turaie cu senzor magnetic comutator: a) prin ecranarea cmpului (fig. 7.11 - a); b) prin concentrarea cmpului (fig.7.11-b)Notnd cu Uetensiunea de ieire a SMC i menionnd c pentru senzor deschis Ue este de nivel logic 0, iar pentru senzor nchis Ue este de nivel logic 1, formele de variaie a tensiunii Ue pentru detectoarele de turaie din figura 7.11-a i b sunt prezentate n figura 7.12 (a i b).Modul de conectare a senzorului magnetic cu adaptorul este prezentat n figura 7.13, unde Rp este rezistena de polarizare a colectorului tranzistorului din etajul de ieire al senzorului integrat.Fig. 7.13 - Conectarea senzorului magnetic comutator (detector de turaie) cu adaptorulCapitolul 7

Domeniul de turaii n care poate fi utilizat senzorul magnetic comutator este larg: 1 107 rot/min.Un avantaj important l constituie structura integrat, miniaturizat a SMC.Dezavantaje:Necesitateaatarii unui disc feromagnetic pe axul aflat n micarede rotaie. Senzorul magnetic comutator, ca oricare detector de turaie cu funcionare n impulsuri, poate fi introdus ntr-o schem de traductor analogic pentru turaie, ca cea din figura 7.7.7.4.Adaptoare numerice pentru traductoare de turaienprincipiu, schemeleadaptoarelor aferentetraductoarelor numericedeturaiesunt asemntoare cu cele ale frecvenmetrelor numerice. Dup modul cum se determin turaia din trenul de impulsuri furnizate de elementul sensibil, aceste adaptoare sunt de dou feluri:a) cu numrarea impulsurilor;b) cu inversarea perioadei.Schemafuncionalaunuitraductordeturaiebazat penumrareaimpulsurilor este prezentat n figura 7.14, unde ES este elementul sensibil care furnizeaz impulsuri adaptorului format din: A+FI amplificator i formator de impulsuri; GT generator de impulsuri de tact; DF divizor de frecven; SG selector de gam; P poart logic I ; N numrtor; DA dispozitiv de afiare numeric.La ieirea divizorului de frecven se obine, potrivit gamei alese, un impuls dreptunghiular de durat fix T0, astfel nct pe durata acestui impuls numrtorul va numra n = kncT0/60 impulsuri, ncreprezentnd valoarea cuantizat a turaiei n rot/min, iar k o con-stant egal cu numrul de impulsuri furnizate de ES la o rotaie. Lund T0 = 60 10a /k, unde a se alege n funcie de precizia i de timpul de msurare dorite, se obine n= 10anc. Fig. 7.14. Schema de principiu a traductorului numeric de turaie bazat pe numrarea impulsurilorAcest adaptor are avantajul c, datorit medierii pe un interval suficient de mare T0, in-152

dicaia nu este afectat de eventualele fluctuaii de vitez ale axului a crui turaie se msoar. Eaprezintnsdezavantajul unui timpdemsurarefoartemarecomparativcuperioada micrii de rotaie. Pentru a elimina acest inconvenient se utilizeaz o schem de adaptor dup principiul b). Schema funcional a traductorului numeric de turaie bazat pe inversarea perioad-ei este prezentat n figura 7.15. Elementul sensibil ESesteoricaredintrecelecufuncionarenimpulsuri furniznd adaptorului un tren de impulsuri dreptunghiulare de perioad T, egal cu perioada de rotaie a axului a crui turaie urmeaz s sedetermine. Aceste impulsuri seaplic generatorului monoimpuls GMI1 pe intrarea '1I. Atunci cnd de la blocul de comand BC se aplic un semnal destartpeintrarea"1I, GMI1genereazlaieireaE1unmonoimpulsdeduratTcare deschide poarta I P1 pe intervalul de timp T. Pe acest interval numrtorul N1 numr impul-suri de frecven fix f1 primite prin divizorul de frecven DF de la generatorul de semnal drep-tunghiular GSD. Tot de la divizorul de frecven, generatorul monoimpuls GMI2 primete pe in-trarea '1Iun semnal dreptunghiular de frecven fix f2= 1/T2. La terminarea intervalului de timp T (deci dup o perioad de rotaie) poarta P1se blocheaz, numrtorul N1avnd nscris numrul Tf1. In acest moment generatorul monoimpuls GMI2primete comand pentru generarea unui monoimpuls de durat T2, care deschide poarta I P2. Numrtorul N2 numr impulsurile primite prin poarta'2I. Cnd informaia coninut n N2coincide cu informaia coninut n N1, circuitul de coinciden CC d un impuls care este numrat de numrtorul N3 i, totodat, terge numrtorul N2. Ciclul de numrare al lui N2 se reia pn la fritul interval-ului de timp T2. Astfel, pe intrarea de numrare a lui N2 au trecut T2f0 impulsuri. Coincidenele numratedeN3reprezintparteantreagarezultatului mpririi T2f0/Tf1=n. Lund, de exemplu, T2f0 = 60f110a, se obine n = nc10a, unde nc reprezint valoarea cuantizat a turaiei n n rot/min, iar a este un coeficient ntreg care se alege din considerente de precizie. Rezultatul ci-clului este memorat de memoria tampon MT i afiat de ctre dispozitivul de afiare numeric DAN.Capitolul 7

Fig. 7.15 Schema bloc a traductorului numeric de turaie cu inversarea perioadeiAdaptorul bazat pe inversarea perioadei prezint avantajul calculului foarte rapid al tu-raiei (mai puin de dou perioade de rotaie), furniznd informaie n timp real, i din acest mo-tiv este indicat la msurarea turaiilor joase i foarte joase. n schimb, prezint dezavantajul c dac vitezaderotaies-amodificatnperioadancares-a fcutmsurarea, rezultatulvafi eronat, deoarece nu s-a mai fcut o mediere a turaiei.La adaptoarele numerice ale traductoarelor de turaie de tipul a) se pot conecta direct el-ementele sensibile ale traductoarelor numerice de deplasare unghiular de tip incremental, mod-ificndu-se corespunztor sensibilitatea, n funcie de caracteristicile acestor elemente.154