Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

download Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

of 25

Transcript of Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    1/25

    Facultatea de Inginerie Electrică

    Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti

    Splaiul Independenţei 313, 060042, Sala EB225, Bucureşti, RomâniaTel !4 021 402"#144$ %a& !4 021 31'"10"16

    ((("elt)"up*"ro$ e+mail

    oice"elt) -up*"ro

    UNIVERITATEA POLITEHNICA! BUCURETI

    FACULTATEA "E IN#INERIE ELECTRICA

    REFERAT

    Senzori si traductoare-Metode Numerice

     Traductor de turaţie

    C$$rd$nad$r stiinti%ic& C$n%' "r' Ing' Ovidiu Craiu

    (asterand& I$nut "aniel "INECU

    #ru)a& II(*

    +,*-

    http://www.elth.upb.ro/mailto:[email protected]:[email protected]://www.elth.upb.ro/

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    2/25

    Traductor de turaţie

    1" Introducere

     .n uncţie de preci/ia dorit, pentru murarea ite/ei un)iulare turaţiei pe caleelectric, e&it o mare dieritate de miloace" Ta)ometrul complet au itemul demur a turaţiei include traductorul de turaţie, circuitele au&iliare şi intrumentul deieşire" 7artea de traductor e compune dintr+un element au mai multe, montate, ataşateau inclue 8n dipo/itiul a crui mişcare de rotaţie e moar şi un element auelemente ituate 8n imediata apropiere a dipo/itiului 8n mişcarea de rotaţie"

    %uncţia de traductor are la *a/ modiicarea tranerului de enerie 8ntre aceteelemente 8n uncţie de turaţie" 9ircuitele au&iliare contau din ure de e&citaţie,ampliicatoare, demodulatoare, numrtoare, conertoare etc" Traductoarele de turaţie eclaiic 8n traductoare analoice şi diitale"

    Traductoarele de turaţie analoice conertec turaţia 8ntr+un emnal electric a cruiamplitudine ete dependent 8n cele mai multe ca/uri liniar de aloarea aceteia"Traductoarele diitale de turaţie conertec turaţia 8ntr+un emnal electric a cruirecenţ, perioad au interalul de timp 8ntre dou impuluri ucceie ete dependentde turaţie"

    :cete traductoare con2ertec turaţia 8ntr+un emnal electric cali*rat, utili/ând principiile de

    murare menţionate"

    ; prim claiicare a traductoarelor de turaţie tre*uie cut dup detinaţia acetora 8n

    itemele de re3lare a turaţiei" :tel, traductoarele de turaţie pot i

    a Traduct$are anal$gice  de turaţie, când acetea au emnalul de ieşire uniicat 4curent

    continuu au teniune continu iind utili/ate 8n cadrul itemelor de re3lare analo3ic a turaţiei"

     * Traduct$are nu.erice de turaţie, când acetea 3enerea/ la ieşire emnale numerice

    48ntr+un anumit cod iind utili/ate 8n cadrul itemelor de re3lare numeric a turaţiei"

    ; alt claiicare a traductoarelor de turaţie e poate ace dup tipul 4natura

    elementelor eni*ile"

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    3/25

    Ta0$generat$are de curent c$ntinuu

    :cetea unt micromaşini electrice 4micro3eneratoare de c"c" care urni/ea/ la *orne o

    teniune continu proporţional cu turaţia a2ând ni2ele şi puteri uicient de mari, 8ncât pot i oloite

    direct 8n SR:" E&citaţia poate i eparat au cu ma3neţi permanenţi 4cea mai rpândit"

    Rotorul poate i de tip cilindric, de tip dic au de tip pa)ar"

      R$t$rul cilindric  ete reali/at din tole de oţel electrote)nic, iar 8nşurarea ete plaat 8n

    cretturi 8nclinate 8n raport cu 3eneratoarea"

    9ontantele de timp ale ta)o3eneratoarelor de c"c" unt u* 10 m 4

    m10TT3  ≤" 7entru

    contante de timp mai mici e cer utili/ate ta)oeneratoare cu rotor dic au pa)ar"

    1 R$t$rul disc ete reali/at din i*re de ticl au rşin epo&idic, pe care unt lipite 8nşurrileutili/ând te)nica circuitelor imprimate şi care e roteşte 8n aţa maneţilor permanenţi + plaaţi paralel cu a&a"

    1 R$t$rul )a0ar  are 8nşurrile lipite pe un pa)ar reali/at din i*re de ticl au rşinepo&idic, iar maneţii permanenţi unt plaaţi la el ca la ta)oeneratorul cu rotor cilindric" 7rinacete oluţii contructie ultimele dou tipuri de rotoare oer contante de timp mult mai mici":tel, contantele de timp mecanice e reduc u* o miliecund, iar contantele de timp electriceunt mai mici decât 0,05 m"

    Sc)ema de principiu unui ta)oenerator de curent continuu cu maneţi permanenţi şi rotor cilindric etedat 8n iura 1"

    %i3" 1"1 + Sc)ema contructi2 a unuita)o3enerator de curent continuu

    %i" 1"2 > %orma teniunii de la ieşireata)oeneratorului de curent continuu

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    4/25

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    5/25

     60a

     A p@  0T3 ⋅

    φ⋅⋅=

      1"11

    /ual eni*ilitatea 3T

    are alori cuprine 8ntre 1 şi 10

    "

    minrot

    m

     * la %unc2i$narea 3n sarcină + teniunea la *orne ete e&primat prin relaţia

     

     p:i0e IR In@ E   ∆−⋅−⋅⋅−=  1"22

    undeIn@ i   ⋅⋅

     ete cderea de teniune ce repre/int reacţia induului, iind proporţional cu

    turaţia n şi curentul rotoric I $ R :⋅I + cderea de teniune pe circuitul rotoric, iar J7 + cderea de

    teniune la perii"

    Eroarea relati r ε

    de conerie a turaţiei 8n teniune la merul 8n arcin ete dat de relaţia

     

    1n@ R 

    1

    n@ R R 

    n@ R 

    i:

    Si:S

    i:r 

    +⋅+

    =⋅++

    ⋅+=ε

      1"33

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    6/25

    a4 Tensiunea electr$.$t$are la *,,, r$t 5 .in 6 7 E 4 care este dată 3n

    minrot1000

    B

    şi re%lectă sensi/ilitatea ta0$generat$rului8

     * Re/itenţa electric intern la *orne:R 

     necear pentru dimenionarea re/itenţei

    de arcin$ e adopt :S R R    >>

     

    c Turaţia ma&imma&n

    .

    d 9urentul nominal I A necear pentru dimenionarea re/itenţei de arcin"

    e Eroarea ma&im de neliniaritate deinit prin relaţia

     

    GKH100E

    EE

    ma&9

    9?n   ⋅  

     

      

        −=ε

      1"44

    unde E?  ete teniunea electromotoare murat la dierite turaţii n, iar

    HG1000

    n

    @ E E9 ="

    > eroarea de reeri*ilitate la 1000min

    rot

    , deinit prin relaţia

     ( )

    GKH100@ ,@ min

    @ +@ 

    Et"Edr 

    Et"Edr re =ε

    $ 1"55

    undeEdr @ 

      şiEt@ 

      repre/int aloarea @ E  la rotirea pre dreapta, repecti pre

    tâna, cu nL 1000min

    rot

    $

    + ondulaţia ma&im pe dierite domenii de turaţie e&primat prin raportul

     

    GKH100

    B

    ma&e

    ma&R  ⋅  

     

     

     

     =

    $ 1"66

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    7/25

    undema&R 

     + ete aloarea ma&im a teniunii de ondulaţie iare

      ete aloareamedie a teniunii de ieşire"

    O/serva2ie& Ta)oeneratoarele de curent continuu e contruiec atel 8ncât B nu

    depşeac 3K"

    9':'+' Ta0$generat$are de curent alternativ

    :cete ta)oeneratoare pot i de tip incron au aincron" 9ele mai utili/ate untta)oeneratoarele incrone datorit implitţii contructie şi e pre/int 8n cele ce urmea/"

    Ta)oeneratoarele incrone de curent alternati enerea/ o teniune inuoidal monoa/at acrei, aloare eecti şi recenţ unt dependente de turaţie" 9ontructi, acet ta)oenerator, eteormat din tator reali/at din tole de oţel electrote)nic pe care e al *o*ine, iar rotorul ete contruitdin maneţi permanenţi + ce ormea/ mai multe perec)i de poli iura M"5"

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    8/25

     

       

         πφπ=  tn

    60

    2 in@ N

    60

    n25t4e 0(0

    $ 1"MM

    unde

     n ete turaţia 8n G rotmin H$ N + numrul de pire pentru un pol$@(

    + o contant ce

    depinde de tipul 8nşurrii$0φ

    +amplitudinea lu&ului manetic rotoric"

    :mplitudinea teniunii din M"2M poate i ordinul utelor de olţi" aloarea eecti a teniuniielectromotoare indue ete proporţional cu turaţia iind e&primat prin relaţia

     

    n@ n@ (60

    2E 0N0   ⋅=φ

    π=

      1"''

    O/serva2ie

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    9/25

    :daptoarele pentru ta)oeneratoarele de c"a" unt imple, iind ormate dintr+un redreor şi

    un iltru dac pentru murarea turaţiei ete oloit amplitudinea teniuniit4e0

    "

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    10/25

    ?anetul, mie/ul de ier şi dicul ormea/ un circuit manetic a crui reluctanţ aria/8n uncţie de po/iţia dinţilor dicului aţ de mie/ul manetic" 9ând un dinte al diculuie al 8n prelunirea mie/ului, reluctanţa ete minim, iar când 8n prelunirea mie/uluie al un paţiu li*er al dicului, reluctanţa ete ma&im" ariaţia de reluctanţ duce la

    ariaţia de lu& manetic prin *o*in, ceea ce a induce o teniunet4ue

     8n *o*inconorm leii inducţiei electromanetice

     dt

    d5t4ue

    Φ−=

    $ 1"30

    =a o rotirea dicului cu o ite/ uicient de mare 8ncât deriata lu&ului poat crea o teniuneelectromotoare ei/a*il e o*ţine un numr de impuluri eal cu numrul de dinţi / de pe circumerinţa

    dicului, iura M"6"

    %rec2enţa 4 a teniunii electromotoare induer 8n *o*in ete

     

    On    ⋅= 

    1"31

    unde O ete numrul de dinţi ante, iar n > turaţia 8n rot "

    Elementele eni*ile cu reluctanţa aria*il nu e pot utili/a la turaţii oae şi oarte oae, deoarece 8n acete ca/uri amplitudinea impluurilor iind dependent de turaţie, poate cad u* praul de eni*ilitate al adaptorului" 9reşterea eni*ilitţii la turaţii mici ete

     poi*il prin utili/area unor dicuri cu un numr mare de dinţi"

    7entru o*ţinerea unui emnal uniicat la ieşirea traductorului, proporţional cu turaţia,elementul eni*il tre*iue conectat la un adaptor analoic"

    Sc)ema *loc a traductorului analoic de turaţie ES!: monota*il$

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    11/25

    %uncţionarea traductorului e e&plic cu autorul diaramei de emnale dat 8n iuraSemnalul ES, aând perioada T, urni/at de elementul eni*il ES ete ampliicat şiredreat monoalternanţ de ctre *locul amplicator > redreor :!R"

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    12/25

    Traductoare de turaţie cu elemente fotoelectrice

    :cete traductoare utili/ea/ elemente eni*ile de tip otoelectric care detectea/ ariaţiile unui lu&lumino, dependente de ite/a de rotaţie, oloind 8n acet cop un dipo/iti modulator acţionat dea&ul a crui turaţie e moar"

    cu 8ntreruperea lu&ului lumino

     * > cu rele&ia lu&ului lumino"

    .n ca/ul 8ntreruperii lu&ului lumino, elementul eni*il ete de orma celui diniura iind alctuit dintr+o ur de radiaţii luminoae S= 8n pectrul i/i*il auinraroşu şi un element otoelectric E%, 8ntre care e al un dic opac

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    13/25

    O/servatii

    +9ontructi, ura S=, lentilele =1  şi =2 cât şi elementul otoelectric %% unt8ncapulate 8ntr+o ond au cap de citire"

    +9reşterea eni*ilitţii elementului eni*il preupune utili/area unuiototran/itor ca element otoelectric E%"

    +7entru eliminarea erorilor de murare, cau/ate de lumina natural e utili/ea/optocuploare cu uncţionare 8n domeniul inraroşu" :tel, S= ete 8nlocuit de un =E<cu emiie 8n inraroşu, iar E% ete un ototran/itor pentru domeniul de inraroşu"

    arianta reali/rii elementului eni*il otoelectric prin rele&ia lu&ului luminoete pre/entat 8n iura" .n acet ca/ turaţia unui dic au a unei piee alate 8n mişcarede rotaţie ete conertit 8ntr+un tren de impuluri r a neceita un dic au&iliar montat

     pe a&" 7e a&ul au piea care e roteşte e marc)ea/ un reper au mai multe repereec)iditante u* orma unui dreptun)i, cu opea relectori/ant au e lipeşte o *andrelectori/ant

    Reperele relectori/ante tre*uie alterne/e cu /one 8nnerite care a*or* radiaţialuminoa" Sura S= şi elementul otoelectric E% e dipun 8n aşa el 8ncât, radiaţialuminoa emi de S= şi relectat de reperul relectori/ant cad pe E%, care deenindacti emit un impul de teniune" %ormatorul de impuluri poate i de acelaşi tip cucel pre/entat 8n iura, iar recenţa impulurilor ete dat de aceeaşi relaţie, 8n care /repre/int numrul de repere relectori/ante de pe a& au de pe piea 8n mişcare de

    rotaţie"

    %i" 3 a > circuit electronic de ormare a impulurilor$ * > orma teniunii de

    ieşire

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    14/25

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    15/25

    decupare o ant cu upraaţa mai mare decât upraaţa acti a en/orului maneticcomutator S?9" %uncţionarea acetui detector e *a/ea/ pe concentrarea liniilor câmpului manetic de ctre tam*urul T, atunci când en/orul ete plaat 8ntr+un câmpmanetic iniicient de inten pentru a reali/a comutarea dec)iderea lui"

    :tel, când tam*urul T e al 8n dreptul en/orului e depşeşte praul maneticde dec)idere a en/orului, iar când decuparea tam*urului ete 8n dreptul en/orului areloc *locarea acetuia, datorit diperiei liniilor de câmp manetic"

    %i" M"12 + %orma teniunii de ieşire pentru detectorul de turaţie cu en/or maneticcomutator a prin ecranarea câmpului i" M"11 + a$ * prin concentrarea câmpului i"M"11+

     *

     Aotând cu e teniunea de ieşire a S?9 şi menţionând c pentru en/or Cdec)iDe ete de niel loic C0D, iar pentru en/or C8nc)iD e ete de niel loic C1D, ormelede ariaţie a teniunii e  pentru detectoarele de turaţie din iura M"11+a şi * unt

     pre/entate 8n iura M"12 a şi *"

    ?odul de conectare a en/orului manetic cu adaptorul ete pre/entat 8n iuraM"13, unde R  p ete re/itenţa de polari/are a colectorului tran/itorului din etaul de ieşireal en/orului interat"

    %i" M"13 + 9onectarea en/orului maneticcomutator detector de turaţie cu adaptorul

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    16/25

    impuluri, poate i introdu 8ntr+o c)em de traductor analoic pentru turaţie, ca cea diniura M"M"

    9'>' Ada)t$are nu.erice )entru traduct$are de tura2ie

    .n principiu, c)emele adaptoarelor aerente traductoarelor numerice de turaţieunt aemntoare cu cele ale recenţmetrelor numerice" ampliicator şi ormator de impuluri$ T > enerator deimpuluri de tact$ dii/or de recenţ$ S > elector de am$ 7 > poart loicCID $ A > numrtor$ dipo/iti de aişare numeric"

    =a ieşirea dii/orului de recenţ e o*ţine, potriit amei alee, un impuldreptun)iular de durat i& T0, atel 8ncât pe durata acetui impul numrtorul anumra n L ncT060 impuluri, nc repre/entând aloarea cuanti/at a turaţiei 8n rotmin,iar > o contant eal cu numrul de impuluri urni/ate de ES la o rotaţie" =uând T0 L

    60⋅10a , unde a e alee 8n uncţie de preci/ia şi de timpul de murare dorite, e o*ţine

    n L 10a

    nc"

    %i" M"14" Sc)ema de principiu a traductorului numeric de turaţie *a/at pe numrareaimpulurilor 

    :cet adaptor are aantaul c, datorit medierii pe un interal uicient de mareT0, indicaţia nu ete aectat de eentualele luctuaţii de ite/ ale a&ului a crui turaţie

    e moar" Ea pre/int 8n de/aantaul unui timp de murare oarte mare comparaticu perioada mişcrii de rotaţie" 7entru a elimina acet inconenient e utili/ea/ o

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    17/25

    c)em de adaptor dup principiul *" Sc)ema uncţional a traductorului numeric deturaţie *a/at pe inerarea perioadei ete pre/entat 8n iura M"15"

    Elementul eni*il ES ete oricare dintre cele cu uncţionare 8n impuluriurni/ând adaptorului un tren de impuluri dreptun)iulare de perioad T, eal cu

     perioada de rotaţie a a&ului a crui turaţie urmea/ e determine" :cete impuluri e

    aplic eneratorului monoimpul ?I1  pe intrarea

    U1I

    " :tunci când de la *locul de

    comand B9 e aplic un emnal de CtartD pe intrarea

    V1I

    , ?I1 enerea/ la ieşirea E1un monoimpul de durat T care dec)ide poarta CID 71 pe interalul de timp T" 7e acetinteral numrtorul A1 numr impuluri de recenţ i&  1 primite prin dii/orul derecenţ

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    18/25

    Fig' 9'*? c0e.a /l$c a traduct$rului nu.eric de tura2ie cu inversarea )eri$adei

    :daptorul *a/at pe inerarea perioadei pre/int aantaul calculului oarte rapidal turaţiei mai puţin de dou perioade de rotaţie, urni/ând inormaţie 8n timp real, şidin acet moti ete indicat la murarea turaţiilor oae şi oarte oae" .n c)im*,

     pre/int de/aantaul c dac ite/a de rotaţie +a modiicat 8n perioada 8n care +a cutmurarea, re/ultatul a i eronat, deoarece nu +a mai cut o mediere a turaţiei"

    =a adaptoarele numerice ale traductoarelor de turaţie de tipul a e pot conectadirect elementele eni*ile ale traductoarelor numerice de deplaare un)iular de tipincremental, modiicându+e corepun/tor eni*ilitatea, 8n uncţie de caracteriticileacetor elemente"

    "e%inirea )r$/le.ei

    Traductor de turaţie cu doi maneţi permanenţi ce pre/int componenta

    Br L G+&Wrt&X2!YX2H G+YWrt&X2!YX2H

    Br L G&Wrt&X2!YX2H GYWrt&X2!YX2H"

    Viteza rotorului este dată de expresia LG +1ZYWrt4&X2!YX25H G1Z&Wrt4&X2!YX25H

    Pentru .agnetii )er.anenti& + In ca/ul domeniului 3 aem

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    19/25

      Introducerea ecuatiei pentru subdomeniul 3

     

    Selectarea domeniului 3

    7entru domeniului 2

    In acet ca/ putem conidera Br L G&Wrt&X2!YX2H GYWrt&X2!YX2H"

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    20/25

     Introducerea ecuatiei pentru subdomeniul 2

      Selectarea domeniului 2

    Conditii de frontiera:

    9onditia pe a&a de imetrie a&iala, :/L0 la rL0 i cea

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    21/25

    Conditiile de frontiera

    %oloirea comen/ii Velocit current  densit

     

     !eprezentarea liniilor de camp

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    22/25

     !eprezentarea vectorilor proportionali ai vitezei"

    Vectorii fortei #orentz"

      Selectarea comenzii #orentz force

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    23/25

     !eprezentarea vectorilor dati de forta #orentz"

    Sensul de deplasare al vectorilor $dati de forta #orentz 

      Spectrul liniilor potentialului ma%netic"

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    24/25

      &formule aplicate pentru obtinerea fortei #orentz"

     'plicarea $$(tzx)em%a*+ tz)em%a*x,

     In tabelul urmator este reprezentata variatia cuplului in functie de

    viteza"

      9uplu 8n uncţie de ite/a

    In urmatorul raic ete repre/entata ariatia cuplului in unctie de ite/a

      -raficul cuplului n funcţie de viteză

  • 8/16/2019 Traductor de Turatie - Dinescu Ionut Daniel (SIIM1)

    25/25

    (et$dele nu.erice %$l$site

    %oloind ?etoda Elementului init am re/olat aceat pro*lema"tili/and un me) rainat, am putut calcula mai preci 8n /onele de intere dup

    cum e poate o*era 8n iura

     /iscretizarea

    7rincipiul acetuia cont 8n dicreti/area domeniului de calcul 8n u*domenii dieritede dimeniuni inite i apro&imarea unc iei de poten ial 8n interiorul acetora"ș ț ț

    O/servatii&

    Traductoarele de turaţie analoice conertec turaţia 8ntr+un emnal electric a cruiamplitudine ete dependent 8n cele mai multe ca/uri liniar de aloarea aceteia" T

    Traductoarele diitale de turaţie conertec turaţia 8ntr+un emnal electric a cruirecenţ, perioad au interalul de timp 8ntre dou impuluri ucceie ete dependent deturaţie"